静稳定跨步机构仿真平台及控制方法的研究

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由于工业事故和交通事故而在一夜之间就由正常人变成了甚至连生活都不能自理的残疾人之后,他们的心理落差是很大的,同时中国社会已经进入老龄化社会,老年人身体机能衰退,一部分老年人只能依靠代步轮椅生活。若仅用轮椅来代步的,鉴于全国的无障碍设施建设并不健全,这样残疾人就只能在一些特定环境中出现,有很多地方都无法到达,导致残疾人的出行频率会越来越低,同时也会让他们觉得自己被社会所抛弃,这些本来在身体上就受到极大痛苦的不幸的人又增加了一层心理痛苦。研究出适合腿部残障人士使用的代步椅成为社会关注的重点之一。本课题主要研究的是静稳定跨步机构仿真平台的建立及其控制方法,在现代轮椅向智能化发展的今天,轮椅的功能已经很完善了,因此我们改变研究方向,针对轮椅的物理缺陷进行新型跨步式机构的研究,这样可以达到轮椅所不能达到的跨过沟、坎以及上下楼梯的实用性,这样的改变才是对残疾人更实际的利益。通过利用MATLAB平台,对模型进行仿真研究。首先需要建立人体下肢三维模型,结合人体下肢的运动规律,根据系统模型本身的各种优势与局限在SIMULINK中进行程序的编写,驱动下肢三维仿真模型运动。从仿真过程中观察、分析其优点及不足,进一步研究最为可行最为科学的静稳定平台,确定仿真参数,对后面的实物研究奠定了基础。论文的主要包括下面这些内容:1)静稳定跨步机构仿真平台的建立,主要是为了对模型的性能指标进行测评,如模型前进时足部在水平方向上的轨迹,模型腰部的运动轨迹,模型在前进过程中是否会失去重心而导致摔倒,并记录各关节的角度值,进行实验描述。2)优化控制算法,在作动器匀速的前提下,为了使模型在垂直方向上可以保持静稳定即垂直方向上运动量最小,求一个作动器的时序图,即正转时间,停顿时间,反转时间。3)建立GUI(Graphical User Interface)人机交互界面,可以进行模型、参数文件的选取与运行。对不同条件下的仿真进行整合,方便使用。最后,对论文的研究内容进行了总结,对今后的研究方向做了展望。
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