本文關(guān)鍵詞：救護車載擔架氣動人工肌肉緩沖系統(tǒng)特性研究

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【摘要】：救護車是用來運送病人或傷員的醫(yī)療衛(wèi)生裝備，它配備有急救器械、擔架等設(shè)備，可以在運送途中對病人實施必要的救治處理。隨著社會和醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展，病人對救護車乘臥的舒適性的要求也在提高。 目前，很多救護車是使用輕型卡車或SUV底盤改裝，擔架系統(tǒng)隔振裝置也一般由彈性元件和減振器組成，，減振效果不好。對于救護車底盤系統(tǒng)不好進行改動，因此，為了提高救護車擔架上病人的舒適性，研制擔架隔振緩沖裝置就顯得尤為重要。 氣動人工肌肉（Pneumatic Artificial Muscle，簡稱PAM，本文指Mckibben型PAM）是一種仿生學(xué)氣動元件，它由兩部分構(gòu)成，一是中間的橡膠套筒，其外部由纖維編織網(wǎng)所包裹；二是其兩端連接的接頭。PAM具有如下優(yōu)點:構(gòu)造簡單；輸出力/重量比大；無粘著、爬行現(xiàn)象；剛度可變、響應(yīng)快、動作平滑。本文將PAM應(yīng)用于救護車擔架緩沖系統(tǒng)中，建立了救護車上使用的擔架緩沖平臺，擔架上車后，可快速剛性的鎖定到隔振平臺上，以此來緩沖車身傳遞到擔架的振動。 本文建立了“救護車—擔架系統(tǒng)”振動模型和“救護車—擔架—臥姿病人”系統(tǒng)振動模型，在Matlab/Simulink中，對兩模型分別采用模糊PID和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID兩種方法，分別對兩個振動系統(tǒng)進行控制。對第一個振動系統(tǒng)，采用擔架病人所承受的垂向振動加速度和俯仰角振動加速度作為評價標準；對第二個振動系統(tǒng)，采用臥姿病人的頭部、臀部及腿部的垂向加速度作為評價指標。仿真結(jié)果表明：兩種控制策略下，對應(yīng)的評價指標幅值均有大幅度的降低，明顯提高了乘臥病人的舒適度。
【關(guān)鍵詞】：救護車 擔架 氣動人工肌肉 隔振 智能控制
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U469.67;TH138.9
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 本文研究背景和意義11-12
• 1.2 救護車擔架緩沖裝置國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 仿生緩沖減振簡述13-14
• 1.4 氣動人工肌肉簡介14-18
• 1.4.1 氣動肌肉分類15
• 1.4.2 Mckibben 型氣動人工肌肉15-17
• 1.4.3 PAM 工作原理17
• 1.4.4 PAM 研究與應(yīng)用現(xiàn)狀17-18
• 1.5 本論文研究的主要內(nèi)容18-21
• 第二章 PAM 擔架系統(tǒng)模型21-33
• 2.1 PAM 靜態(tài)數(shù)學(xué)模型21-26
• 2.1.1 Chou 理想模型21
• 2.1.2 PAM 靜態(tài)理想數(shù)學(xué)模型21-23
• 2.1.3 經(jīng)過改進的 PAM 靜態(tài)模型23-25
• 2.1.4 考慮 PAM 纖維網(wǎng)與套筒間摩擦的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型25-26
• 2.2 Wickramatunge 實驗?zāi)Ｐ?/span>26-27
• 2.3 PAM 擔架及其減振原理27-29
• 2.4 PAM 擔架減振控制系統(tǒng)29-30
• 2.5 PAM 擔架模型的建立30-31
• 2.5.1 力學(xué)模型30-31
• 2.5.2 振動微分方程的建立31
• 2.6 本章小結(jié)31-33
• 第三章 PAM 擔架緩沖系統(tǒng)模糊 PID 控制仿真33-53
• 3.1 PID 控制的基本原理33-34
• 3.2 模糊控制理論34-36
• 3.2.1 隸屬度函數(shù)34
• 3.2.2 分解定理及擴張定理34-35
• 3.2.3 模糊矩陣和模糊關(guān)系35-36
• 3.2.4 模糊邏輯推理和模糊判決36
• 3.3 模糊控制器的設(shè)計36-39
• 3.3.1 模糊控制器輸入和輸出變量的確定37
• 3.3.2 輸入輸出變量的模糊化37-39
• 3.3.3 糊控制規(guī)則的建立39
• 3.4 路面模型39-42
• 3.4.1 路面輸入模型39-40
• 3.4.2 路面不平度的功率譜40-42
• 3.5 減速帶激勵42-46
• 3.5.1 減速帶介紹42-45
• 3.5.2 減速帶激勵仿真45-46
• 3.6 PAM 擔架系統(tǒng)模糊 PID 仿真46-52
• 3.6.1 模糊控制規(guī)則與解模糊46-48
• 3.6.2 仿真參數(shù)與激勵48
• 3.6.3 模糊 PID 仿真與結(jié)果分析48-52
• 3.7 本章小結(jié)52-53
• 第四章 PAM 擔架緩沖系統(tǒng) BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 控制53-69
• 4.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述53-55
• 4.1.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本特點53-54
• 4.1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接形式54-55
• 4.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法55-59
• 4.3 PAM 擔架模型的建立59-62
• 4.3.1 臥姿人體垂直振動模型59
• 4.3.2 力學(xué)模型59-61
• 4.3.3 振動微分方程的建立61-62
• 4.4 擔架系統(tǒng) BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 控制62-67
• 4.4.1 仿真系統(tǒng)設(shè)計63-66
• 4.4.2 仿真結(jié)果對比與分析66-67
• 4.5 本章小結(jié)67-69
• 第五章 結(jié)論與展望69-71
• 5.1 結(jié)論69-70
• 5.2 展望70-71
• 參考文獻71-75
• 致謝75-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄77-78

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本文編號：824789