本文關鍵詞：基于滑動檢測的假肢手反射控制研究

  更多相關文章： 假肢手 腱驅動 動力學建模 滑動檢測 反射控制

【摘要】：在非結構化環(huán)境中,雖然被抓物體的材質,重量,剛度均未知,外界擾動也不確定,人們卻能夠根據(jù)手的觸覺信息,適當?shù)恼{整抓取力的大小,實現(xiàn)無滑動的穩(wěn)定抓取過程。然而,對于假肢手而言,由于缺乏人手的靈活性,又沒有高效的皮膚感受器,非結構化環(huán)境成為其實現(xiàn)穩(wěn)定抓取的一個重要挑戰(zhàn)。特別是當假肢手抓取力過小時,如何避免物體滑落,如何動態(tài)的應對外界環(huán)境的干擾,成為科學研究急需解決的難題。為了在假肢手上重建仿人手反射控制功能,本文從滑動檢測和反射控制策略等方面入手,對假肢手的反射控制進行了深入研究,主要的工作如下： (1)在分析腱驅動假肢手結構特征的基礎上,運用拉格朗日方程法建立了假肢手動力學模型,并分別運用數(shù)學軟件MATLAB和動力學仿真軟件ADAMS對其進行了仿真和驗證,證實了動力學模型的合理性。 (2)利用力敏電阻設計了一種新型滑動檢測傳感器,并運用短時傅里葉變換對其輸出信號進行頻譜分析。提出了一種基于經(jīng)驗模態(tài)分解算法的滑動信號檢測方法,并對該方法的性能進行了實驗測試,結果驗證了該滑動檢測方法的有效性和準確性。 (3)針對假肢手抓握對象的軟硬度以及滑動速度的變化,建立了假肢手模糊反射加載力模型,提出了假肢手擬人反射控制的整體策略；設計了基于滑動快慢的自適應PI力控制器。通過抓取不同軟硬度物體的反射控制仿真,驗證了反射控制策略的正確性和可行性。 (4)基于假肢手反射控制實驗平臺,在抓取物體軟硬度和滑動速度均變化的情況下,對假肢手進行了反射抓取力控制實驗。實驗結果表明,本文所設計的基于滑動檢測的假肢手反射控制系統(tǒng)具備良好的抓握力自適應調節(jié)功能,能有效的防止物體滑動,基本實現(xiàn)了擬人反射控制功能。
【關鍵詞】：假肢手 腱驅動 動力學建模 滑動檢測 反射控制
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R318.17
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 選題意義和研究價值9-10
• 1.2 假肢手國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 滑動檢測研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 滑動檢測國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 各類滑動檢測方法的優(yōu)缺點13-14
• 1.4 反射控制策略研究現(xiàn)狀14-15
• 1.5 研究內(nèi)容和技術路線15-17
• 2 腱驅動假肢手動力學建模及其仿真分析17-28
• 2.1 引言17
• 2.2 腱驅動假肢手建模分析17-18
• 2.3 假肢手動力學建模18-24
• 2.4 模型的仿真與分析24-26
• 2.5 本章小結26-28
• 3 滑動檢測傳感器及其檢測方法28-42
• 3.1 引言28
• 3.2 滑動檢測傳感器28-29
• 3.3 滑動信號的產(chǎn)生與分析29-32
• 3.3.1 滑動測試實驗臺29-30
• 3.3.2 滑動信號頻譜分析30-32
• 3.4 基于經(jīng)驗模態(tài)分解的滑動檢測32-36
• 3.4.1 經(jīng)驗模態(tài)分解算法基本原理32-35
• 3.4.2 滑動信號的識別35-36
• 3.5 滑動檢測方法的性能測試36-41
• 3.6 本章小結41-42
• 4 假肢手反射控制策略研究42-60
• 4.1 引言42
• 4.2 物體軟硬度估算方法42-48
• 4.2.1 PVDF傳感器及軟硬度測量原理43-45
• 4.2.2 傳感器信號調理45-46
• 4.2.3 軟硬度估算測試46-48
• 4.3 假肢手反射加載力模型48-51
• 4.3.1 反射加載力模型結構48-49
• 4.3.2 輸入模糊化和輸出解模糊化49-51
• 4.4 假肢手反射控制策略51-54
• 4.4.1 人手反射防滑控制機理過程51-52
• 4.4.2 假肢手反射控制策略52
• 4.4.3 滑動自適應力控制器52-54
• 4.5 假肢手反射控制仿真與分析54-59
• 4.5.1 假肢手抓取動力學模型55-56
• 4.5.2 直流電機模型56-57
• 4.5.3 反射控制仿真與分析57-59
• 4.6 本章小節(jié)59-60
• 5 假肢手反射控制實驗60-71
• 5.1 引言60
• 5.2 假肢手反射控制實驗平臺60-63
• 5.2.1 反射控制實驗平臺硬件構成60-61
• 5.2.2 反射控制系統(tǒng)軟件61-63
• 5.3 人手反射控制實驗63-65
• 5.4 假肢手反射控制實驗65-70
• 5.4.1 無反射控制抓取實驗65
• 5.4.2 反射控制抓取實驗65-70
• 5.5 本章小結70-71
• 6 總結與展望71-73
• 6.1 總結71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻73-78
• 攻讀學位期間主要的研究成果目錄78-79
• 致謝79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 尚振東,王恒迪,馬偉,毛曉波;一種高實時性滑覺傳感器滑動程度判別模式[J];傳感器技術;2005年02期

2 張立勛,譚定忠,路敦民,陸海軍;基于滑覺傳感器和模糊控制的軟抓取研究[J];哈爾濱工程大學學報;1999年05期

3 高曉輝;史士才;趙大威;姜力;王智洋;蔡鶴皋;劉宏;;HIT anthropomorphic robotic hand and finger motion control[J];Journal of Harbin Institute of Technology;2006年01期

4 杜秋華;王飛;;經(jīng)驗模式分解在信號處理中的應用[J];航天器環(huán)境工程;2009年S1期

5 郝智秀,申永勝;握取器握力自適應控制[J];清華大學學報(自然科學版);1999年02期

6 鄧振旭;吳福彪;;關于興奮、反射及反射弧的實驗與分析[J];生物學教學;2008年05期

7 劉宏,G.Hirzinger;智能機器人靈巧手的研究[J];西安交通大學學報;2003年04期

8 馬真蘭,叢紅梅,陳華,宋錦薇,曹征;淺談金屬硬度及硬度試驗[J];冶金標準化與質量;2005年01期

9 王人成;金德聞;;仿生智能假肢的研究與進展[J];中國醫(yī)療器械信息;2009年01期

，

本文編號：1053439