本文關(guān)鍵詞：人類負重外骨骼結(jié)構(gòu)及其伺服控制系統(tǒng)設(shè)計研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：外骨骼技術(shù)融合了機械原理、電磁感應(yīng)、流體傳動、自動控制、信息等技術(shù),是一種可穿戴的人機一體化系統(tǒng)。外骨骼穿戴在人體外部,為人體提供諸如保護、助力、助行等功能,能夠完美地將人類的靈活性、智能性、適應(yīng)性等特性與機器人負載能力強、工作時間長等特性結(jié)合,具有非常強的實用性和極大的應(yīng)用前景。本論文圍繞外骨骼機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、動力系統(tǒng)設(shè)計、運動學(xué)分析和實驗研究等關(guān)鍵問題對外骨骼進行了研究。本論文主要研究內(nèi)容如下:1.對人體下肢運動機理、結(jié)構(gòu)參數(shù)和各關(guān)節(jié)運動特性進行了詳細的分析和總結(jié),得到了外骨骼機器人機械結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)人體仿生學(xué)原理,對外骨骼機器人髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、大腿連桿、小腿連桿和足部結(jié)構(gòu)進行了合理的設(shè)計,利用Solidworks Motion軟件對髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)進行了仿真,得到其液壓缸位移、速度、加速度與關(guān)節(jié)角位移、角速度、角加速度的關(guān)系,驗證設(shè)計合理性。2.在比較現(xiàn)有機器人驅(qū)動方式的基礎(chǔ)上,設(shè)計了外骨骼的液壓系統(tǒng)方案并介紹了其控制原理;設(shè)計了實驗用液壓泵站、外骨骼液壓系統(tǒng)液壓缸和蓄能器;在分析比較現(xiàn)有的伺服閥基礎(chǔ)上,對液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵控制元件伺服閥進行了選型,確定了伺服閥的型號為Star 200系列2級微型伺服閥;最后建立了液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,利用Matlab/SIMULINK對其進行仿真。3.建立外骨骼機器人D-H坐標系,對本論文設(shè)計的外骨骼進行運動分析,驗證其正向運動學(xué)的正確性;采用微分變換法對其雅克比矩陣進行了求解。4.搭建了外骨骼實驗平臺,對其可穿戴性、液壓伺服控制和髖關(guān)節(jié)液壓缸輸出零扭矩現(xiàn)象進行實驗研究。
【關(guān)鍵詞】：外骨骼 結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓伺服控制 運動分析
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP242;R318
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 選題的背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢11-20
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 課題的主要研究內(nèi)容20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 第2章 外骨骼機械結(jié)構(gòu)設(shè)計22-40
• 2.1 人體下肢結(jié)構(gòu)參數(shù)及各關(guān)節(jié)運動特點分析22-28
• 2.1.1 人類標準步態(tài)簡析22-23
• 2.1.2 人體下肢各關(guān)節(jié)運動分析23-25
• 2.1.3 各關(guān)節(jié)運動范圍25-27
• 2.1.4 人體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)27-28
• 2.2 負重外骨骼下肢機械結(jié)構(gòu)設(shè)計28-38
• 2.2.1 髖關(guān)節(jié)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計28-33
• 2.2.2 膝關(guān)節(jié)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計33-35
• 2.2.3 踝關(guān)節(jié)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計35-36
• 2.2.4 其他部件設(shè)計36-38
• 2.3 本章小結(jié)38-40
• 第3章 外骨骼動力系統(tǒng)設(shè)計40-63
• 3.1 液壓系統(tǒng)方案及控制原理41-43
• 3.1.1 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計41-42
• 3.1.2 系統(tǒng)控制原理42-43
• 3.2 液壓元件選型與設(shè)計43-55
• 3.2.1 液壓泵站設(shè)計43-44
• 3.2.2 伺服閥選型44-48
• 3.2.3 液壓缸設(shè)計48-52
• 3.2.4 蓄能器設(shè)計52-55
• 3.3 伺服控制系統(tǒng)研究55-62
• 3.3.1 液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立55-60
• 3.3.2 液壓系統(tǒng)仿真60-62
• 3.4 本章小結(jié)62-63
• 第4章 外骨骼機器人運動分析63-68
• 4.1 外骨骼機器人正向運動學(xué)63-66
• 4.2 外骨骼機器人雅克比矩陣的求解66-67
• 4.3 本章小結(jié)67-68
• 第5章 外骨骼實驗研究68-76
• 5.1 外骨骼機器人穿戴實驗68-69
• 5.2 單關(guān)節(jié)液壓伺服系統(tǒng)實驗研究69-72
• 5.3 外骨骼機器人髖關(guān)節(jié)零扭矩實驗研究72-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第6章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 研究總結(jié)76-77
• 6.2 展望77-78
• 參考文獻78-81
• 致謝81-82
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目和成果82

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