本文關(guān)鍵詞：人類負(fù)重外骨骼結(jié)構(gòu)及其伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：外骨骼技術(shù)融合了機(jī)械原理、電磁感應(yīng)、流體傳動(dòng)、自動(dòng)控制、信息等技術(shù),是一種可穿戴的人機(jī)一體化系統(tǒng)。外骨骼穿戴在人體外部,為人體提供諸如保護(hù)、助力、助行等功能,能夠完美地將人類的靈活性、智能性、適應(yīng)性等特性與機(jī)器人負(fù)載能力強(qiáng)、工作時(shí)間長等特性結(jié)合,具有非常強(qiáng)的實(shí)用性和極大的應(yīng)用前景。本論文圍繞外骨骼機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)研究等關(guān)鍵問題對(duì)外骨骼進(jìn)行了研究。本論文主要研究內(nèi)容如下:1.對(duì)人體下肢運(yùn)動(dòng)機(jī)理、結(jié)構(gòu)參數(shù)和各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析和總結(jié),得到了外骨骼機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)人體仿生學(xué)原理,對(duì)外骨骼機(jī)器人髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、大腿連桿、小腿連桿和足部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì),利用Solidworks Motion軟件對(duì)髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)進(jìn)行了仿真,得到其液壓缸位移、速度、加速度與關(guān)節(jié)角位移、角速度、角加速度的關(guān)系,驗(yàn)證設(shè)計(jì)合理性。2.在比較現(xiàn)有機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了外骨骼的液壓系統(tǒng)方案并介紹了其控制原理;設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)用液壓泵站、外骨骼液壓系統(tǒng)液壓缸和蓄能器;在分析比較現(xiàn)有的伺服閥基礎(chǔ)上,對(duì)液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵控制元件伺服閥進(jìn)行了選型,確定了伺服閥的型號(hào)為Star 200系列2級(jí)微型伺服閥;最后建立了液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,利用Matlab/SIMULINK對(duì)其進(jìn)行仿真。3.建立外骨骼機(jī)器人D-H坐標(biāo)系,對(duì)本論文設(shè)計(jì)的外骨骼進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析,驗(yàn)證其正向運(yùn)動(dòng)學(xué)的正確性;采用微分變換法對(duì)其雅克比矩陣進(jìn)行了求解。4.搭建了外骨骼實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)其可穿戴性、液壓伺服控制和髖關(guān)節(jié)液壓缸輸出零扭矩現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
【關(guān)鍵詞】：外骨骼 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓伺服控制 運(yùn)動(dòng)分析
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP242;R318
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 選題的背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢11-20
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 課題的主要研究內(nèi)容20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 第2章 外骨骼機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-40
• 2.1 人體下肢結(jié)構(gòu)參數(shù)及各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分析22-28
• 2.1.1 人類標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)簡析22-23
• 2.1.2 人體下肢各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)分析23-25
• 2.1.3 各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍25-27
• 2.1.4 人體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)27-28
• 2.2 負(fù)重外骨骼下肢機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28-38
• 2.2.1 髖關(guān)節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28-33
• 2.2.2 膝關(guān)節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33-35
• 2.2.3 踝關(guān)節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35-36
• 2.2.4 其他部件設(shè)計(jì)36-38
• 2.3 本章小結(jié)38-40
• 第3章 外骨骼動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)40-63
• 3.1 液壓系統(tǒng)方案及控制原理41-43
• 3.1.1 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)41-42
• 3.1.2 系統(tǒng)控制原理42-43
• 3.2 液壓元件選型與設(shè)計(jì)43-55
• 3.2.1 液壓泵站設(shè)計(jì)43-44
• 3.2.2 伺服閥選型44-48
• 3.2.3 液壓缸設(shè)計(jì)48-52
• 3.2.4 蓄能器設(shè)計(jì)52-55
• 3.3 伺服控制系統(tǒng)研究55-62
• 3.3.1 液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立55-60
• 3.3.2 液壓系統(tǒng)仿真60-62
• 3.4 本章小結(jié)62-63
• 第4章 外骨骼機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分析63-68
• 4.1 外骨骼機(jī)器人正向運(yùn)動(dòng)學(xué)63-66
• 4.2 外骨骼機(jī)器人雅克比矩陣的求解66-67
• 4.3 本章小結(jié)67-68
• 第5章 外骨骼實(shí)驗(yàn)研究68-76
• 5.1 外骨骼機(jī)器人穿戴實(shí)驗(yàn)68-69
• 5.2 單關(guān)節(jié)液壓伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究69-72
• 5.3 外骨骼機(jī)器人髖關(guān)節(jié)零扭矩實(shí)驗(yàn)研究72-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第6章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 研究總結(jié)76-77
• 6.2 展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 致謝81-82
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果82

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1 張麗;翟娟娟;;機(jī)器人手術(shù)的應(yīng)用[J];全科護(hù)理;2010年13期

2 武少杰;;一個(gè)通過觸診能夠自動(dòng)完成診斷任務(wù)的先進(jìn)的機(jī)器人系統(tǒng)[J];國外醫(yī)學(xué).生物醫(yī)學(xué)工程分冊(cè);1988年03期

3 朱帆三;;一種通過觸摸而自動(dòng)診斷的先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)[J];國外醫(yī)學(xué).生物醫(yī)學(xué)工程分冊(cè);1988年05期

4 索鴻英;形形色色的機(jī)器人[J];世界科學(xué)技術(shù);1998年02期

5 劉林森;;機(jī)器人——信息化時(shí)代的白衣天使[J];科學(xué)之友(A版);2008年03期

6 胡宇川,季林紅;從醫(yī)學(xué)角度探討偏癱上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的設(shè)計(jì)[J];中國臨床康復(fù);2004年34期

7 王田苗;;為什么機(jī)器人會(huì)用于臨床[J];中國醫(yī)藥生物技術(shù);2007年02期

8 伍勝;;機(jī)器人在食品包裝中的應(yīng)用[J];食品安全導(dǎo)刊;2010年06期

9 楊鑫;李占賢;徐衛(wèi)國;;外科手術(shù)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J];河北聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版);2012年02期

10 F.Bortz;張建新;;H.西蒙關(guān)于制造聰明的機(jī)器人的談話[J];心理學(xué)動(dòng)態(tài);1985年03期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡春華;范勇;朱紀(jì)洪;孫增圻;;空中機(jī)器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[A];2005年中國智能自動(dòng)化會(huì)議論文集[C];2005年

2 陳衛(wèi)東;;服務(wù)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展及微特電機(jī)在其中的應(yīng)用[A];第十屆中國小電機(jī)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2005年

3 肖玉林;侍才洪;陳煒;李浩;張西正;;救援機(jī)器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(綜述)[A];天津市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)第三十四屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2014年

4 鄭亞青;吳建坡;;岸邊集裝箱宏-微起重機(jī)器人的機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真[A];2009海峽兩岸機(jī)械科技論壇論文集[C];2009年

5 王靜;邊繼東;張大慧;林峰華;張宏;;管道定量采樣機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];2009全國虛擬儀器大會(huì)論文集（二）[C];2009年

6 黃海明;楊雷;宋躍;賴思沅;;智能保安巡邏機(jī)器人[A];2009全國虛擬儀器大會(huì)論文集（二）[C];2009年

7 王明輝;馬書根;李斌;;獨(dú)立操作型可重構(gòu)機(jī)器人群體的動(dòng)態(tài)層次體系結(jié)構(gòu)研究[A];第八屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

8 譚金林;劉明英;梁建民;;機(jī)器人硬件電路設(shè)計(jì)[A];1995年中國智能自動(dòng)化學(xué)術(shù)會(huì)議暨智能自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)成立大會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];1995年

9 許家中;孔祥冰;尤波;李長峰;禹鑫q

本文編號(hào)：345329