本文關(guān)鍵詞：基于串聯(lián)彈性執(zhí)行器的動力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本課題在國家自然科學(xué)基金《基于能量優(yōu)化的外骨骼可控剛度串聯(lián)彈性執(zhí)行器研究》(51275170)、教育部國防科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助計(jì)劃(20108824)和教育部博士點(diǎn)基金(20100074110005)的資助下,開展了動力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、仿真及優(yōu)化等研究工作。 人體助力、助殘和康復(fù)機(jī)器人是機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域,通過輔助支撐的方式增強(qiáng)人的自然體力或者改善人的肢體功能,使得人能夠更好的適應(yīng)自然環(huán)境。本課題研究的動力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)裝置能夠?yàn)樾凶咛峁╊~外動力。踝關(guān)節(jié)是人體一個非常靈活的關(guān)節(jié),如何提高動力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的仿生性能,使其更加逼真地實(shí)現(xiàn)人體踝關(guān)節(jié)的行為動作特性是意義重大而又充滿挑戰(zhàn)的研究課題。 在人體踝關(guān)節(jié)行走步態(tài)周期的基礎(chǔ)上,對人體踝關(guān)節(jié)的生物機(jī)理進(jìn)行分析研究,探索人體踝關(guān)節(jié)在行走過程中的動作特點(diǎn)及其固有生物特性。本課題分別建立了電機(jī)驅(qū)動與液壓驅(qū)動的串聯(lián)彈性執(zhí)行器方案,采用Solidworks建立了兩款串聯(lián)彈性執(zhí)行器三維模型并研究其工作機(jī)理�；诖�(lián)彈性執(zhí)行器,建立了人體動力踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)模型和傳遞函數(shù)模型,并在ADAMS/View中進(jìn)行了剛體／柔體動力學(xué)仿真。對機(jī)構(gòu)中的核心承載部件進(jìn)行了有限元優(yōu)化計(jì)算,基于MATLAB/Simulink對系統(tǒng)控制方案進(jìn)行了探討。 通過人體踝關(guān)節(jié)三維結(jié)構(gòu)模型的仿真優(yōu)化,改善了其仿生特性,有效提高了動力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的性能。為后續(xù)研發(fā)具有仿生特性的動力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)樣機(jī)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：動力踝關(guān)節(jié)假肢 串聯(lián)彈性 動力學(xué) 柔體仿真
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH789
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 動力踝關(guān)節(jié)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14
• 1.3 本課題主要的研究工作14-15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第2章 人體行走時的踝關(guān)節(jié)模型機(jī)理研究16-21
• 2.1 人體踝關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)模型16-17
• 2.2 腳踝關(guān)節(jié)綜合體的正常生物特性17-18
• 2.3 正常人行走時的步態(tài)周期18-19
• 2.4 踝關(guān)節(jié)角度與踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩關(guān)系19-20
• 2.5 本章小結(jié)20-21
• 第3章 串聯(lián)彈性執(zhí)行器原理及其應(yīng)用21-30
• 3.1 概述21-22
• 3.2 串聯(lián)彈性執(zhí)行器結(jié)構(gòu)原理22-25
• 3.2.1 電機(jī)驅(qū)動的串聯(lián)彈性執(zhí)行器22-24
• 3.2.2 液壓驅(qū)動的串聯(lián)彈性執(zhí)行器24-25
• 3.3 串聯(lián)彈性執(zhí)行器在機(jī)器人應(yīng)用中的優(yōu)勢25-27
• 3.4 串聯(lián)彈性執(zhí)行器應(yīng)用27-29
• 3.4.1 串聯(lián)彈性執(zhí)行器在行走機(jī)器人中的應(yīng)用27-28
• 3.4.2 串聯(lián)彈性執(zhí)行器在機(jī)械手中的應(yīng)用28-29
• 3.5 本章總結(jié)29-30
• 第4章 動力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)30-49
• 4.1 電機(jī)驅(qū)動與液壓驅(qū)動的串聯(lián)彈性執(zhí)行器方案對比30-32
• 4.1.1 電機(jī)驅(qū)動方案優(yōu)缺點(diǎn)31
• 4.1.2 液壓驅(qū)動方案的優(yōu)缺點(diǎn)31-32
• 4.1.3 串聯(lián)彈性執(zhí)行器驅(qū)動方案確立32
• 4.2 總體設(shè)計(jì)方案思路32-33
• 4.3 電機(jī)與滾珠絲桿副的選擇33-41
• 4.3.1 電機(jī)的選型33-36
• 4.3.2 滾珠絲杠副的選擇36-41
• 4.4 同步帶轉(zhuǎn)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)41-43
• 4.4.1 同步帶及帶輪的組織結(jié)構(gòu)41-42
• 4.4.2 同步帶傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算42-43
• 4.5 串聯(lián)彈簧與并聯(lián)彈簧設(shè)計(jì)與計(jì)算43-48
• 4.5.1 串聯(lián)彈簧設(shè)計(jì)與計(jì)算44-47
• 4.5.2 并聯(lián)彈簧的設(shè)計(jì)47-48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 第5章 工程塑料在機(jī)構(gòu)輕量化中的應(yīng)用研究49-59
• 5.1 工程塑料聚醚醚酮樹脂PEEK49-50
• 5.2 工程塑料聚苯硫醚PPS50-51
• 5.3 工程塑料PEEK與PPS的力學(xué)性能試驗(yàn)51-56
• 5.4 工程塑料在動力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用56
• 5.5 碳纖維纏繞增強(qiáng)液壓缸56-58
• 5.6 本章小結(jié)58-59
• 第6章 動力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)力學(xué)分析及動力學(xué)仿真59-74
• 6.1 ANSYS靜力學(xué)分析中的量綱問題59-61
• 6.2 動力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)核心承載部件的強(qiáng)度校核61-65
• 6.2.1 左右側(cè)蓋板采用不同材料制作時的有限元計(jì)算62-63
• 6.2.2 電機(jī)-滾珠絲桿安裝架與足趾機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算63-65
• 6.3 動力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的動力學(xué)仿真65-73
• 6.3.1 動力踝關(guān)節(jié)ADAMS仿真的前期準(zhǔn)備工作65-66
• 6.3.2 ADAMS/View剛體動力學(xué)仿真66-70
• 6.3.3 ADAMS/View柔體仿真70-73
• 6.4 本章小結(jié)73-74
• 第7章 動力踝關(guān)節(jié)系統(tǒng)控制方法探討74-81
• 7.1 動力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型74-75
• 7.2 PID控制方案探討75-77
• 7.3 狀態(tài)反饋控制方案探討77-80
• 7.4 本章小結(jié)80-81
• 第8章 結(jié)論與展望81-83
• 8.1 研究結(jié)論81-82
• 8.2 后期工作展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果87-88
• 致謝88

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 高成,王斌銳,謝華龍,徐心和;異構(gòu)雙腿機(jī)器人仿生腿的設(shè)計(jì)與控制實(shí)現(xiàn)[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào);2004年11期

2 傅莉,王斌銳,徐心和;異構(gòu)雙腿行走機(jī)器人動力學(xué)建模與仿真[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào);2005年07期

3 謝華龍;叢德宏;王斌銳;徐心和;;用磁流變阻尼器控制異構(gòu)雙腿機(jī)器人的仿真研究[J];功能材料;2006年05期

4 譚冠政,吳立明;國內(nèi)外人工腿(假肢)研究的進(jìn)展及發(fā)展趨勢[J];機(jī)器人;2001年01期

5 譚冠政;趙洪濤;;步態(tài)相位識別技術(shù)在人工腿設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J];計(jì)算機(jī)測量與控制;2007年10期

6 劉志泉;我國肢體殘疾人概況[J];中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志;2003年08期

7 張瑞紅,金德聞,張濟(jì)川;六連桿假肢膝關(guān)節(jié)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志;1999年04期

8 趙輝三;;肢殘康復(fù)20年:假肢矯形器服務(wù)的發(fā)展與挑戰(zhàn)[J];中國矯形外科雜志;2007年07期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉洋;主動式踝關(guān)節(jié)假肢運(yùn)動實(shí)現(xiàn)與步態(tài)信息獲取的研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：基于串聯(lián)彈性執(zhí)行器的動力踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：310517