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谈骨骼单兵下肢外骨骼助力系统制约技术设计

收藏本文 2024-02-12 点赞:32047 浏览:145863 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:单兵下肢外骨骼助力系统是由士兵穿着,并可为其提供辅助承载的人机一体化系统。它涉及到了机电工程、自动制约、生物工程以及人工智能等学科领域,是多种高新科技的集成。本论文将对单兵下肢外骨骼助力系统的制约技术展开探讨。针对单兵下肢外骨骼助力系统适用环境以及适用对象的特殊性,本论文主要做了以下几个方面的探讨。首先,比较目前国内外的外骨骼机器人的探讨近况,选择借鉴适合本系统的设计理念。通过对人体下肢运动机理的浅析探讨,为外部机械结构的拟人化设计提供论述依据。选取合适的制约对策,以而使系统可以更好的配合穿着者动作。其次,对传感器的类型与分布、多传感器的数据融合技术进行了探讨,为提升采样精度和采样速率提供了论述支持。选取FIR结构的数字滤波器和NLMS滤波算法作为系统的滤波单元。再次,制约系统需要对传感器反馈的信号进行采集与处理。本论文选取了数字液压驱动作为系统的驱动系统,选取CAN总线作为系统的制约总线,选取TI公司的TMS320F2812处理器作为系统制约单元。通过对多种制约策略的探讨,并在matlab的Simupnk环境中进行模型搭建与仿真结果比较浅析,得出模糊自适应PID制约方式具有满意的制约效果。关键词:单兵论文外骨骼论文CAN总线论文模糊PID制约论文自适应论文

    摘要4-5

    Abstract5-10

    1 绪论10-18

    1.1 选题背景与探讨作用10

    1.2 国内外探讨近况及进展动态10-15

    1.2.1 国外探讨近况及进展动态11-15

    1.2.2 国内探讨近况及进展动态15

    1.3 单兵下肢外骨骼助力系统的进展走势15-16

    1.4 课题探讨目的与实际运用价值16-17

    1.5 本论文探讨的主要内容17-18

    2 人体下肢运动机理与下肢外骨骼助力系统稳定性探讨18-30

    2.1 引言18

    2.2 人体下肢运动机理浅析18-22

    2.2.1 人体解剖学术语18-19

    2.2.2 人体步态探讨19-22

    2.3 下肢外骨骼助力系统动力学模型22-26

    2.3.1 单支撑相动力学建模23-24

    2.3.2 双支撑相动力学建模24-25

    2.3.3 摆动相动力学建模25-26

    2.4 下肢外骨骼助力系统步态及稳定性制约探讨26-29

    2.5 本章小结29-30

    3 下肢外骨骼助力系统的传感器感知系统探讨30-42

    3.1 引言30

    3.2 下肢外骨骼助力系统的构成30-32

    3.3 传感器感知系统概述32-36

    3.3.1 传感器类型及作用32-34

    3.3.2 传感器型号选择34-36

    3.4 多传感器数据融合技术概述36-37

    3.5 数字滤波器概述37-40

    3.5.1 数字滤波器的频率响应37-39

    3.5.2 数字滤波器的结构39-40

    3.5.3 自适应滤波算法40

    3.6 本章小结40-42

    4 下肢外骨骼助力系统的制约系统探讨42-57

    4.1 引言42

    4.2 单兵负荷量概述42-43

    4.3 驱动方式的选择43-44

    4.4 数字液压系统的设计44-46

    4.5 能源系统与机构材料概述46-47

    4.6 数据总线的选定47-49

    4.6.2 现场总线通信方式介绍48

    4.6.3 CAN 现场总线制约系统与其它制约方式的比较48-49

    4.7 DSP 制约系统设计49-56

    4.7.1 TMS320F2812 数字信号处理器概述50-52

    4.7.2 脉宽调制(PWM)制约技术探讨52-55

    4.7.3 QEP 电路设计55-56

    4.8 本章小结56-57

    5 模糊制约系统设计与仿真浅析57-75

    5.1 引言57

    5.2 模糊制约器设计57-58

    5.3 PID 制约系统概述58-61

    5.3.1 常规 PID 制约系统设计58-59

    5.3.2 数字 PID 制约系统设计59-61

    5.4 模糊自适应 PID 制约技术探讨61-64

    5.5 建模与仿真浅析64-74

    5.5.1 驱动系统建模与仿真64-65

    5.5.2 PID 制约系统建模与仿真65-66

    5.5.3 模糊制约系统建模与仿真66-69

    5.5.4 模糊自适应 PID 制约系统设计与仿真69-74

    5.6 本章小结74-75

    6 总结75-77

    6.1 论文的主要探讨成果与革新点75

    6.2 今后工作展望75-77

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