本文關(guān)鍵詞：基于磁流變阻尼器和半月板的智能仿生腿研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于疾病、天災(zāi)、戰(zhàn)爭、交通事故和人為傷害等,目前社會上已出現(xiàn)越來越多的肢體殘疾患者。下肢假肢可以代償人體站立、行走等功能,其研究開發(fā)具有重要的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)的機(jī)械假肢不能滿足肢殘人需求的多樣性,所以智能假肢便成為肢殘人的追求。智能仿生腿是一種集信息技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、生物醫(yī)療技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)等為一體的能夠最大限度模仿人體健康腿運(yùn)動的高級智能下肢假肢。智能仿生腿在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動擬人方面都較一般假肢有了很大的改善,可以幫助殘疾人以更加接近正常人的方式去完成各種活動。因此,智能仿生腿的研究具有重要的實(shí)用價值。本論文的主要工作有：(1)在總結(jié)智能仿生腿功能需求的基礎(chǔ)上,利用Pro/E軟件建立了智能仿生腿的總體設(shè)計(jì)方案,包括膝關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)、半月板的設(shè)計(jì)、踝關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)和假腳的選擇。膝關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)采用四連桿傳動機(jī)構(gòu)。通過ADAMS運(yùn)動學(xué)分析四桿膝關(guān)節(jié)的瞬心軌跡,并對四桿膝關(guān)節(jié)假肢的穩(wěn)定性和運(yùn)動性能進(jìn)行研究。最后對膝關(guān)節(jié)的驅(qū)動進(jìn)行設(shè)計(jì),提出了基于磁流變阻尼器的半主動控制方案。(2)在研究人體真實(shí)半月板的結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)上,基于仿生學(xué)原理,建立了半月板的仿生結(jié)構(gòu),然后通過ANSYS軟件對半月板進(jìn)行了有限元分析。(3)在磁流變阻尼器實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,基于對磁流變阻尼器力學(xué)模型的研究,采用Bouc-Wen模型來建立磁流變阻尼器的正向模型,并搭建其Simulink模型,之后采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來建立磁流變阻尼器的逆向模型。(4)通過分析虛擬樣機(jī)聯(lián)合仿真技術(shù),選用ADAMS和MATLAB/Simulink搭建智能仿生腿的聯(lián)合仿真平臺。首先采用PID控制算法對仿生腿進(jìn)行控制仿真,然后在PID控制算法的基礎(chǔ)上采用模糊PID控制算法對其進(jìn)行仿真。
【關(guān)鍵詞】：智能仿生腿 瞬時旋轉(zhuǎn)中心 磁流變阻尼器 半月板 聯(lián)合控制仿真
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R318;TB535
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 智能假肢的發(fā)展概況12-15
• 1.2.1 國外智能假肢的研究概況12-14
• 1.2.2 國內(nèi)智能假肢的研究概況14-15
• 1.3 磁流變阻尼器的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用15-16
• 1.3.1 磁流變阻尼器研究現(xiàn)狀15
• 1.3.2 磁流變阻尼器的應(yīng)用15-16
• 1.4 課題研究意義、內(nèi)容和方法16-18
• 1.4.1 課題的研究目的與意義16-17
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容和方法17-18
• 1.5 論文內(nèi)容介紹18-21
• 第2章 智能仿生腿方案設(shè)計(jì)21-31
• 2.1 智能仿生腿的功能需求21
• 2.2 智能仿生腿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21-27
• 2.2.1 仿生腿膝關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)22-26
• 2.2.2 仿生腿踝關(guān)節(jié)和假腳的設(shè)計(jì)26-27
• 2.2.3 半月板設(shè)計(jì)27
• 2.3 智能仿生腿膝關(guān)節(jié)驅(qū)動選擇27-28
• 2.4 智能仿生腿虛擬樣機(jī)28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 第3章 半月板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析31-41
• 3.1 半月板的結(jié)構(gòu)與功能31-32
• 3.1.1 半月板結(jié)構(gòu)31
• 3.1.2 半月板功能31-32
• 3.2 半月板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32-34
• 3.2.1 半月板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案一32-33
• 3.2.2 半月板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案二33-34
• 3.2.3 半月板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對比34
• 3.3 半月板有限元分析34-39
• 3.3.1 前處理35-36
• 3.3.2 加載及求解36-37
• 3.3.3 后處理37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第4章 磁流變阻尼器實(shí)驗(yàn)與力學(xué)模型41-59
• 4.1 磁流變阻尼器概述41-42
• 4.1.1 磁流變阻尼器的工作原理41
• 4.1.2 磁流變阻尼器的工作模式41-42
• 4.2 磁流變阻尼器的性能實(shí)驗(yàn)42-44
• 4.2.1 磁流變阻尼器實(shí)驗(yàn)裝置介紹43
• 4.2.2 磁流變阻尼器實(shí)驗(yàn)原理43-44
• 4.2.3 磁流變阻尼器實(shí)驗(yàn)過程44
• 4.2.4 磁流變阻尼器實(shí)驗(yàn)結(jié)果44
• 4.3 磁流變阻尼器力學(xué)模型44-48
• 4.3.1 Bingham模型44-45
• 4.3.2 修正的Bingham模型45-46
• 4.3.3 Bouc-Wen模型46
• 4.3.4 修正的Bouc-Wen模型46-47
• 4.3.5 多項(xiàng)式模型47-48
• 4.3.6 智能模型48
• 4.3.7 各種模型存在的問題48
• 4.4 磁流變阻尼器正向模型48-50
• 4.5 磁流變阻尼器仿真結(jié)果50-52
• 4.6 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的磁流變阻尼器逆模型52-58
• 4.6.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法公式推導(dǎo)53-56
• 4.6.2 磁流變阻尼器逆向模型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模56-58
• 4.7 本章小結(jié)58-59
• 第5章 仿生腿虛擬樣機(jī)聯(lián)合仿真59-71
• 5.1 虛擬樣機(jī)聯(lián)合仿真概述59-60
• 5.1.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)59-60
• 5.1.2 聯(lián)合仿真概述60
• 5.2 智能仿生腿仿真平臺搭建60-62
• 5.3 PID控制仿真62-65
• 5.3.1 PID控制原理62-63
• 5.3.2 PID控制仿真分析63-65
• 5.4 模糊PID控制仿真65-69
• 5.4.1 模糊控制基本原理66
• 5.4.2 模糊控制器設(shè)計(jì)66-68
• 5.4.3 模糊PID控制仿真及分析68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-71
• 第6章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-79
• 致謝79

【相似文獻(xiàn)】

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