一、力平衡角加速度传感器的研究（论文文献综述）
李子宁[1]（2021）在《船用克令吊绳牵并联防晃系统建模与分析》文中研究指明克令吊是船舶上广泛应用的装卸货物设备,由于船体受到风浪涌作用产生空间六维运动,其起吊的负载会发生不规律晃动,严重影响货物过驳的效率,高海况下将对设备和人员产生极大的危害。为抑制吊重的晃动,本文在现有船用克令吊的基础上提出了一种新型船用克令吊绳牵并联防晃系统,通过绳牵并联机构实现对拉块的控制,具体工作内容如下:提出新型驱动绳索轮组防晃方案,分别设计了固定式和调节式防晃绳索轮组,分析了方案的特点及其工作原理。通过AQWA软件仿真了船体受海浪作用产生的运动,给出了船用克令吊防晃试验方案,并基于相似原理和量纲分析法,对现有某型号油缸变幅克令吊实例进行缩比相似化设计。通过对绳索的等效和克令吊方案的构型统一,将整体系统分成串联RR机构、欠驱动绳牵并联3-UPS机构和末端负载三个部分进行分析。在对负载及拉块在静力平衡状态下的位姿分析的基础上,进一步在非惯性系中分别对串联部分和并联部分的位置解、速度和加速度进行了分析。通过将绳索等效为UPPS机构,运用旋量代数和牛顿-欧拉动力学方程,建立了防晃系统三个部分的动力学模型,分析得到各驱动关节的驱动力大小,讨论了克令吊中各杆件之间的关节约束内力。针对负载防晃的指标要求,设计了拉块防晃主动控制系统,初步提出了系统功能、软硬件组成和子系统构成。搭建了实体缩比样机的试验系统并进行了初步试验,为进行运动控制与防晃策略的试验研究打下基础。
吴志伟[2]（2020）在《一种十二维力-加速度传感器的设计及仿真研究》文中研究表明随着工业生产的不断发展以及人类对外太空的不断探索,国内外研究学者对机械臂操作性能提出更高要求,而影响机械臂性能的因素主要有以下三点:机械臂在运动过程中具有较大的惯性力,影响了接触力的辨识准确性;机械臂的柔性,使得机械臂末端执行器存在残余振动,影响系统鲁棒性;传统的测量方式中,速度和加速度信息一般通过对位置信息的微分来获得,其精度受采样频率影响较大。因此,传统的六维力传感器以及不能满足机械臂的性能要求,需要融合六维加速度信息才能进一步提升性能,十二维力/加速度传感器融合了六维的力/力矩和六维的加速度信息,可以应用于机械臂的阻抗控制、末端残余振动抑制、载荷和接触力参数的辨识、速度和加速度信息的感知以及接触碰撞检测等方面。首先,本文对十二维力/加速度传感器的整体结构进行了设计,在满足整体尺寸要求限制的情况下,为六维力模块和六维加速度模块留出足够的空间,并合理改进六维力测量模块弹性体的设计,对弹性体在单向力作用下的情况利用材料力学进行理论分析,在仿真软件中进行应力以及应变敏感区应变分析,确定应变变化规律,直观表示出各向力加载之间的耦合情况与安全性,分析结果显示所设计结构合理,然后对力测量原理以及误差补偿理论进行了阐述。其次,提出了一种新的加速度计布置方案并根据实际情况进行优化,对所设计的布置结构进行解耦计算及可行性分析;利用GDOP指标（几何精度影响因子）对传感器构型进行评价,反应不同传感器构型对于加速度测量精度的影响;对传感器进行冗余性分析,保证当每组中的一个线加速度计故障时,可根据其余的加速度计输出组成方程求解,保证加速度测量系统的可靠性,同时为故障检测和隔离提供了可能;结合matlab,simulink对传感器安装误差分析和测量误差进行分析,证实所设计布置方案的合理性。最后,本文设计了六维力和六维加速度传感器标定试验台,并进行解耦研究,给出了六维力传感器和六维加速度测量模块的标定方法。利用力传感器弹性体的应变分析数据,进行了仿真标定分析,得到了表示待测力与电桥输出电压关系的标定矩阵,以此进一步证实了弹性体结构较小的耦合性。
宋宜轩[3]（2020）在《电主轴-刀柄端部频响函数预测及结合部参数辨识研究》文中研究指明电主轴-刀柄系统作为加工中心动力源和传递动力的关键环节,其动态特性对加工中心的加工精度有直接的影响。获取电主轴-刀柄系统端部频响函数,从中提取动态特性指标,是实现切削振动预测与抑制的重要手段。电主轴与刀柄的联接部位是切削加工最薄弱的联接环节之一,其联接刚度和阻尼直接影响加工中心的加工效率和稳定性,准确辨识结合部参数将为电主轴-刀柄系统的建模甚至是切削系统的建模奠定基础。因此,研究电主轴-刀柄系统端部频响函数预测和结合部参数辨识对提高加工中心的加工精度和稳定性具有实际意义。针对电主轴-刀柄系统缺乏统一建模方法以及结合部参数辨识精度凾待提高的问题,本文结合国家科技重大专项开展电主轴-刀柄系统端部频响函数预测和结合部参数辨识的研究。本文以电主轴-刀柄系统为研究对象,采用理论建模与试验测试相结合的方法,获得系统端部频响函数的理论计算结果和试验结果,以此为基础建立结合部参数辨识模型,应用遗传算法辨识得到了结合部刚度、阻尼参数。本文的主要研究内容如下:电主轴-刀柄模型简化方法研究。分析电主轴-刀柄系统结构,得出轴承、转子、电主轴-刀柄结合部是影响电主轴-刀柄系统动力学特性的主要结构。将轴承简化为弹簧,保留转子、轴承等零部件并假定与转轴材料相同,电主轴-刀柄结合部简化为阶梯轴。依照分段原则,将本文研究的电主轴划分为29段阶梯轴,刀柄划分为12段阶梯轴。电主轴-刀柄端部频响函数预测模型研究。分析电主轴-刀柄系统的建模方法,提出了结合Euler-Bernoulli梁、传递矩阵法、多点响应耦合法、子结构导纳耦合法建立电主轴-刀柄系统端部频响函数预测模型。将电主轴-刀柄系统划分为电主轴、电主轴-刀柄结合部和刀柄三个子结构,基于Euler-Bernoulli梁建模,应用传递矩阵法计算电主轴和刀柄的端部频响函数,通过多点响应耦合法求解电主轴-刀柄结合部的端部频响函数,利用子结构导纳耦合法中的刚性耦合模型对三个子结构进行耦合,得到了电主轴-刀柄系统端部频响函数预测模型。电主轴-刀柄端部频响函数的试验研究。分析锤击试验的影响因素并选定采样频率、传感器量程、锤头材质等试验参数。通过锤击试验获取电主轴-刀柄系统端部频响函数,为降低试验数据带来的误差,提出了应用峰值拾取法对试验数据进行降噪,结合降噪后的试验数据与改进的有限差分法估算电主轴-刀柄系统端部完整频响函数。电主轴-刀柄结合部参数辨识及验证。结合电主轴-刀柄端部频响函数的计算结果和试验结果,建立了电主轴-刀柄结合部参数的辨识模型,应用遗传算法对结合部参数进行优化辨识。分析了电主轴-刀柄端部频响函数影响因素,得出电主轴-刀柄结合部参数主要影响第三阶模态的结论。以第三阶模态所在频率范围的试验数据辨识结合部参数,并将辨识结果代入电主轴-刀柄端部频响函数预测模型和有限元模型,验证了辨识的结合部刚度、阻尼参数的准确性。通过本文的研究,得到了电主轴-刀柄端部频响函数预测模型和较为准确的结合部参数,为电主轴-刀柄系统的动力学特性研究奠定基础,具有一定的理论研究和工程应用价值。
张潇升[4]（2019）在《浮式平台升沉补偿装置液压控制系统研究》文中研究说明浮托安装有安装吨位大、陆建完整、连接调试量少等特点,应用广泛,但是受限于浮托安装环境要求较高,导致安装时间窗口较窄。基于此背景下,本文采用在浮拖船和上部待安装模块之间搭建一种升沉补偿装置,利用主动控制装置液压缸伸缩对上部待安装模块的运动进行补偿。主要针对该装置液压控制系统进行研究,目的为提高升沉补偿装置液压控制系统的精度,保证上部平台的稳定性。本文研究内容如下:根据升沉补偿平台工作环境,对浮拖船受海浪作用下船舶运动状态进行分析。考虑到浮托安装时浮拖船系泊在指定区域,浮拖船风浪作用下横摇和垂荡对其姿态变化影响较大,以三级海浪作用下的浮拖船为研究对象,分析计算得到船舶横摇和垂荡运动方程;考虑升沉补偿过程中液压缸反作用力对船舶运动姿态的影响情况下,分析此时海浪作用下升沉补偿装置的运动状态。以运动状态下船舶受到液压缸反作用力为输入信号,求解风浪作用力和升沉补偿反作用力共同作用下船舶运动姿态方程,以船舶运动位姿为输入信号求解升沉补偿装置运动过程中液压控制系统运动误差,根根液压缸运动误差方程确定升沉补偿上部平台受力情况并对上部平台补偿过程中稳定性进行判定;建立的船舶和升沉补偿装置整体运动模型,基于simulink搭建整体装置的仿真模型,根据对船舶海浪作用下的运动状态作为整体仿真系统的信号输入,根据计算转化为船舶装置执行液压缸位移变化信号进行输入。以理论计算得到船舶平台与升沉补偿装置执行液压缸连接点处的运动曲线为升沉补偿装置信号输入,仿真分析升沉补偿装置上部平台与升沉补偿装置执行液压缸连接点处位移变化;通过对模型仿真结果的分析,验证升沉补偿装置在三级海浪作用下能够保证上部平台的稳定性,满足浮托安装对平台稳定性的要求,验证该方案在升沉补偿过程中应用的可行性。本文对浮托安装过程中海浪对安装影响较大问题提出了合理的解决方案,验证浮托安装过程采用升沉补偿装置可以有效应对一定规模海浪,保证安装上部模块的平稳,在升沉补偿装置液压系统中引入位移协调控制算法保证升沉补偿装置液压系统控制精度,进而保证升沉补偿装置运动的稳定性和准确性。理论上的研究表明该方案的可行性,为下一步实际升沉补偿装置的搭建提供理论依据。
邓静[5]（2019）在《下肢外骨骼机器人主动助力关键技术研究》文中认为外骨骼是穿在人体上的一类特殊机器人,具有代偿、强化人体机能的作用,表现出巨大应用潜力。面向老年人行动辅助、士兵体能增强等新需求,主动助力技术亟待突破。主动助力是外骨骼领域极具挑战性的研究课题,它要求外骨骼主动感知穿戴者对力和能量辅助的需求,并主动辅助穿戴者运动,达到降低穿戴者肌肉疲劳和体能消耗的目的。本文以实现主动助力为目标,从人体运动意图感知切入,探索主动助力方法,构建人机协同控制架构,基于外骨骼固有的人机强耦合特性,研究下肢主动助力外骨骼系统设计,并开展主动助力效能实验研究。提出基于人体动力学模型的运动意图感知方法。分析人体运动意图的产生、传递与表达过程,并论证以关节力矩表征人体运动意图以实现主动助力的可行性;建立人体参数化动力学模型,针对逆动力学求解中存在的支撑相/摆动相动力学模型突变、多关节串联误差累计、双腿内力对抗等问题,提出通过测量人体足端接触力,将人体五杆动力学降维成单腿二杆动力学的逆动力学求解方案;通过人机耦合机制获取人体运动信息和足端接触力信息,实现人体关节力矩的在线解算。与运动捕捉系统的对比实验结果表明该方法精度良好,且适用于不同穿戴者的多种复杂运动。研究主动助力方法,在分析人体肌肉的能量消耗机理的基础上,证明通过降低人体关节力矩可达到主动助力的目标;仿真分析关节力矩等比例补偿（Muscular torque proportion compensation,MTPC）方法,确定主动助力的条件;针对MTPC方法在人体骨骼和肌肤造成不恰当载荷等问题,改进提出人机耦合点等效作用力（Equivalent Force on Connection,EFOC）主动助力方法,通过等效变换,将关节目标辅助力矩转换为人机连接点处的目标接触力/力矩,实现人体运动意图向外骨骼控制指令的映射;开展人机联合动力学仿真,证明EFOC方法可以达到与MTPC方法相似的助力效果,并克服其存在的不足。分析外骨骼固有的人在环的运动控制的特点,提出层次化人机协同控制架构:意图感知层从感受器获取人体运动信息,实现人体运动意图感知,并通过EFOC方法将人体运动意图转化为目标人机接触力;反馈纠偏层建立人机接触力反馈与闭环控制机制,保障主动助力的准确性;前馈补偿层通过外骨骼自身动力学前馈来降低外骨骼自重对人机接触力伺服的干扰;协调优化层通过优化分配双侧腿的承载,解决双腿同时支撑引起的冗余驱动问题,并通过力平衡方程将人机接触力的PID纠偏结果转化为外骨骼机器人各关节的目标力矩,控制动力输出驱动力矩。该架构使外骨骼仅以力/力矩的形式与人体交互,而不主动干预人的运动轨迹,进而达到“人主机辅、人机协同”的目标。设计下肢主动助力外骨骼系统。分析外骨骼人机强耦合的固有特性,提出下肢主动助力外骨骼系统设计方案;通过实验获取人体下肢各关节的角度、速度、力矩、功率等信息,为系统设计提供数据支撑;围绕人机强耦合特征设计外骨骼机械系统,结合人体结构参数设计外骨骼构型,提出基于三点连接的人机耦合机制;建立人机运动信息映射,并实现人体与外骨骼在躯干及足端的力/能量耦合;搭建外骨骼的感知与控制系统;设计基于液压柔性驱动单元的髋、膝动力关节;完成整机的系统集成和样机开发。该系统满足主动助力技术体系对人体运动信息、人机载荷传导、各类传感信号以及柔性驱动等需求,为实验验证提供了样机平台。对主动助力效能进行实验研究:在人机接触力实验中,原地踏步、伸蹲、跳跃三种运动下,人体足端接触力分别下降了188.1N、176.8N、184.1N,占人体重力的24.9%、23.4%、24.4%,与设定的0.25的助力系数很接近,人机背部接触力均呈现向上托举人体的趋势,表明运动意图感知及EFOC助力方法成功实现;在关节辅助力矩与辅助功率实验中,外骨骼提供的等效关节力矩与人体所需关节力矩曲线形状相似,辅助力矩绝大部分情况为正,辅助能量随运动的进行而连续升高,表明外骨骼的瞬态响应和整体助力效果良好;助力效能统计分析实验中,5位实验者将3种运动模式各重复30次,统计正向辅助时间的周期占比均值84.6%、步态周期内关节获得的正负冲量矩比例均值90.1%、总的辅助冲量矩全部为正、正负功比例93.1%、总的辅助能量全部为正,表明主动助力的技术性指标良好;复杂环境下的行走实验中,实验者在各种路况下运动灵活,表明外骨骼能够支持人体复杂多变的运动,体现出“想人所想、助人所需”和“人主机辅、人机协同”的特征。
梁金生[6]（2019）在《弹性圆柱分度凸轮机构等效刚度及其冗余结构研究》文中提出分度机构是印刷、包装等轻工机械的核心部件之一。在分度传动机构中,分度凸轮机构因其良好的运动特性逐步替代了槽轮机构等间歇传动机构,市场需求日益增加。圆柱分度凸轮机构结构简单、加工成本较低,但由于该机构存在横越冲击问题,而导致运动速度低、传动精度差。随着自动机械运动精度和生产效率的提升,分度凸轮机构的精度、运动速度、传动平稳性等要求也相应地有所提高。此情况下,圆柱分度凸轮机构更难满足需求,逐渐被弧面分度凸轮机构替代。然而,弧面分度凸轮机构虽在高速下表现出较好的运动特性,但其加工和安装难度大,加工成本高。尤其是弧面凸轮机构无法实现大分度数的传动。鉴于圆柱分度凸轮机构存在运动速度低、精度和运动平稳性差的问题,本文以圆柱分度凸轮机构为研究对象,系统分析滚子接触变形和销轴弯曲变形关系,基于此,对弹性圆柱分度凸轮机构进行了更为系统地研究,以进一步提高圆柱分度凸轮机构的传动精度及其平稳性。同时,本文结合滚子从动件的结构参数,完成了系统刚度等效构件的选择和等效刚度的计算。基于以上研究工作,本文提出两种能消除圆柱分度凸轮机构横越冲击的冗余结构,在保证机构运动平稳性的同时提高运动速度,并对其进行了理论分析和试验验证。本文主要研究工作如下:（1）分析了圆柱分度凸轮机构从动件的受载与变形在分析圆柱分度凸轮机构载荷的基础上,根据接触疲劳强度和弯曲疲劳强度理论,计算出了圆柱分度凸轮机构的最大允许载荷。结合滚子从动件的结构尺寸,分析了销轴的弯曲变形和滚子的接触变形量,为后续分析与研究提供了理论基础。（2）研究了弹性圆柱分度凸轮机构的系统等效刚度分析了系统刚度等效构件选取原则,通过对主要构件的弹性变形量计算,提出以销轴作为圆柱分度凸轮机构系统刚度等效构件。根据滚子从动件的结构参数关系,利用最小误差分析方法,进行了接触变形量计算式的变形与转化,将滚子与凸轮接触产生的弹性趋近量计算公式转化为载荷与变形量的线性关系。利用该结果,将滚子接触变形和销轴弯曲变形全部等效为销轴弹性变形,并推导出系统等效刚度系数。利用等效刚度计算出的系统总变形量与理论值的最大相对误差值仅为1.3251%。等效构件的选择及等效刚度的计算为弹性圆柱分度凸轮机构的研究与分析提供了理论基础。这些研究工作也丰富了弹性圆柱分度凸轮机构学理论。（3）提出了两种冗余圆柱分度凸轮机构在分析横越冲击形成原因及造成危害的基础上,以消除横越冲击为目的,创新性地提出了两种冗余圆柱分度凸轮机构:大小滚子圆柱分度凸轮机构和双层滚子圆柱分度凸轮机构。通过对这两种冗余结构的分析,从理论上证明了这两种冗余结构可以消除圆柱分度凸轮机构的横越冲击,能有效提高机构的运动平稳性。（4）设计了两种冗余圆柱分度凸轮机构的主要结构参数为避免横越冲击和腾跳现象的产生,完成了两种冗余凸轮机构的载荷分析。根据强度条件,建立了两种冗余分度凸轮机构主要结构参数设计的理论和方法。利用前面提出的系统等效刚度的研究结论,分析了这两种冗余结构的弹性变形应满足的要求,确定了变形协调条件。以上研究结论,为两种冗余凸轮机构的参数设计和加工公差要求提供了理论依据。（5）搭建了圆柱分度凸轮机构运动特性试验测试平台为验证两种冗余圆柱分度凸轮机构的设计合理性,设计了相关试验测试平台。根据前述设计方法,完成了试验用两种冗余凸轮机构的设计与制造。根据试验目的合理选择调速电机及变频器、加速度传感器和编码器、数据采集系统等装置,搭建了圆柱分度凸轮机构运动特性试验测试平台。这些工作为对比和验证两种冗余圆柱分度凸轮机构提供了软、硬件基础。（6）验证了两种冗余圆柱分度凸轮机构的运动特性利用测试平台进行了不同结构的圆柱分度凸轮机构的性能对比试验。通过采集试验装置机体不同部位的加速度数据,从机体加速度极大值来看,具有冗余结构的两种圆柱分度机构使机体最大加速度减少了 48%以上,验证了这两种冗余机构对振动和噪声具有一定的改善作用。通过对比不同结构的圆柱分度凸轮机构从动盘的角加速度数据,大小滚子、双层滚子圆柱分度凸轮机构从动盘的角加速度最大突变值仅是普通圆柱分度凸轮机构的10.49%和10.76%,这充分验证了这两种冗余分度凸轮机构能够消除横越冲击,并可以提高高速运动时从动盘的运动平稳性。本文以圆柱分度凸轮机构为研究对象,利用弹性理论进行了系统刚度等效构件的选择和等效刚度计算,丰富了弹性圆柱分度凸轮机构的研究理论。创新性的提出了两种能消除横越冲击的冗余圆柱分度凸轮机构,并对其进行结构设计分析和试验验证。结果表明,这两种冗余凸轮机构突破了圆柱分度凸轮机构只能在中低速下工作的限制。本研究工作对弹性圆柱分度凸轮机构的发展和应用有较强的理论价值和借鉴作用,对自动机械中分度运动的平稳性和生产效率提升有现实意义。
卢志鹏[7]（2019）在《基于遗传算法的六维加速度传感器参数优化》文中研究指明随着林业机械化的趋势越发明显,在山地和丘陵中作业的林业车辆防倾翻成为重要的研究内容。六维加速度传感器不仅能够为TTR防倾翻算法获取车辆底盘位姿,还广泛应用于机器人灵巧手等领域,并联式六维加速度传感器因为结构参数众多,难以获得理想优化值而影响传感器性能,尤其是小量程并联式六维加速度传感器,因理论模型实体化过程中的结构误差和加工过程中的加工、装配误差对传感器在实际测量过程中的性能影响不能忽视,基于此运用遗传算法将单一参数值优化为域值,以满足传感器实体化、实物化时参数值变化对实测过程中的性能要求,最大限度的减小结构误差和加工及装配误差等对传感器性能的影响。首先建立了六维加速度传感器的数学模型,基于此模型应用螺旋理论推导了加速度雅可比矩阵,并分析了传感器的测量原理。之后研究了传感器的静动态特性,建立了传感器的性能评价体系,尤其是对加速度各向同性和灵敏度特性进行重点研究。通过计算雅可比矩阵奇异值完成了加速度各向同性指标、灵敏度各向同性指标等目标函数的求解。依据各向同性指标同时最优的条件得到传感器无量纲尺寸参数之间的关系,并由此选定了参数优化的初始范围。运用遗传算法完成对传感器实体化过程中的参数优化。初始化和选择算法参数及算子,建立了算法适应度函数与传感器各向同性指标之间的关系,多次运行得到传感器性能指标最优参数范围。根据优化结果选择优化参数范围内的参数值,设计了基于各向同性仿真实验的传感器实体,对传感器有限元模型施加线/角加速度载荷进行了各向同性验证实验,实验结果说明了结构设计的合理性,证明了算法优化的有效性。为提高测量电路的信噪比,重新设计了传感器弹性连接杆的结构,有限元仿真结果表明该传感器结构能够大幅度提高测量电路的信噪比。最后对传感器的动态特性进行了研究,得到了传感器的固有频率和振型,进而确定了传感器的工作频带。通过上述内容的研究,建立传感器参数优化数学模型,得到优化的参数范围,选取此范围内的参数值设计了一种各向同性良好的加速度传感器,大幅度提高了传感器的测量精度。
马建涛[8]（2019）在《基于IMU的下肢行走逆动力学建模与助力仿真及实验研究》文中研究表明目前,利用下肢柔性外骨骼设备对人体进行助力,从而降低人们在各种活动中的能量代谢,增强人们的生活水平受到了世界各国的广泛关注。在人体助力时其理论依据是人体正常行走时下肢关节力矩曲线。然而,由于缺乏准确、高效、便捷的实时解算人体下肢关节力矩的方法,目前的助力研究中只能以基于统计学规律的下肢关节力矩曲线对人体进行助力,该问题严重限制了助力效果。首先,人体运动信息是解算人体关节力矩的基础,针对实时、有效、经济便捷地测量人体运动信息难的问题,本文建立了基于惯性测量单元（IMU）的人体行走运动模型,解算了人体行走时的运动信息。该模型在分析了人体运动特征和IMU信号特征的基础上,构建了IMU与人体下肢关节间的运动约束方程,并基于最优化算法解算了IMU与人体肢体段间的方位关系,使得IMU可以与肢体段间自动对齐,避免了传统方法的繁琐操作。在此基础上,本文分别基于加速度和角速度信息解算了相关运动信息,并结合数据融合算法将其优化,解算出了更为准确的运动信息。模型的精度和稳定性结合光学动作捕捉系统进行了验证。其次,在解算运动信息之后,本文建立了基于IMU的人体行走逆动力学模型。该模型将人体主体运动简化到矢状面内,并结合统计学规律确定了人体各个肢体段的惯性和几何参数。同时,该模型以人体上肢质心为基准并结合人体行走时脚底压力的“平滑过渡”特性,准确地描述了人体各个肢体段的运动与受力特征,克服了传统方法中相位转换间的突变问题。在此基础上,本文基于牛顿-欧拉法分别从人体足部和上肢出发解算了人体关节内力和关节力矩。模型的精度和稳定性结合光学动作捕捉系统和测力台进行了验证。然后,基于上述逆动力学模型助力方法的效果,本文进行了仿真研究。本文将仿真软件中的通用人体模型进行缩放得到了实验者特定的人体模型。结合相关优化算法将缩放后的人体模型和测得的运动及脚底作用力数据进行优化,使其达到“最佳匹配”状态,从而减小仿真误差。在此基础上,分别对人体正常行走、基于传统助力方法助力和基于本文方法助力三种模式下人体的代谢率进行了仿真。仿真结果显示,基于本文逆动力学模型助力时,人体取得了最多的能量消耗减少。最后,本文对基于上述逆动力学模型助力方法的效果进行了助力实验验证,检测了前述三种模式下人体的能量消耗代谢。实验结果显示本文的助力方法可以在传统的方法的基础上实现更多的能量消耗降低,证明了本文的方法行之有效。
王秋,刘骅锋,涂良成[9]（2018）在《面向地球物理应用的高精度MEMS惯性传感器》文中提出微机电系统（Micro Electro Mechanical System,MEMS）惯性传感器具有体积小、质量小、成本低等优势,已经在消费电子、工业、医疗、军事、航空航天等领域得到广泛应用。随着精度的不断提高,近年来MEMS惯性传感器在地球物理领域已经开始崭露头角,但是其在该领域中的具体应用需求还不太明确。因此,系统地分析了地球物理领域对高精度惯性传感器的应用需求,主要包括:自然灾害监测中的地震监测、固体潮和火山活动监测。高精度惯性传感器在自然资源勘探领域中的应用主要涉及地球物理勘探方法（重、磁、电、震）中的重力和地震物探方法,以及在钻井工程监测等领域的重力辅助导航中用于局部重力场的精密测量等。针对上述的应用领域需求,总结了已经应用于和未来可用于地球物理领域的高精度MEMS惯性传感器的国内外研究现状,并得出了如下结论:高精度MEMS惯性传感器在极端环境、低成本、高密度的地球物理应用环境下具有极大的优势,并有逐渐替代现有传统地球物理仪器的趋势。
李瑶[10]（2017）在《基于视觉的高精度重载气动助力实验系统研制》文中研究说明制造业是国民经济主体,是立国之器、强国之基。随着“中国制造2025”的加快部署,制造业产业结构正在发生转变,工业机器人在搬运、喷涂、焊接、包装自动化生产线业已应用广泛。在搬运机器人领域,特别是重载应用领域,由于控制策略和机械结构设计缺陷,往往精度不高。为了丰富搬运机器人研究,提高搬运安装精度,本课题考虑到气动系统具有出力大、气源洁净易获取、防燃防爆的优点,在主要承载关节添加气动助力平衡负载,同时用交流伺服电机保持较高位置控制精度,并安装视觉、激光测距传感器辅助搬运进一步提高安装精度和作业自动化水平。本文从气动助力实验系统的结构设计开始研究工作,结合项目设计指标要求,完成实验系统6个基本自由度加3个微调自由度的机构设计与校核,并完成电控系统的选型工作。同时建立实验系统连杆坐标系并以此为基础进行运动学、动力学仿真,验证前期设计合理性,完成硬件层面的设计工作并为后续仿真与实验研究做基础铺垫工作。针对视觉传感器和激光测距传感器的加入设计安装工序,保证末端执行器对于工件位姿的控制能够对两种传感器获取的信息高效合理利用;研究激光测距传感器定位配置方法并着重对机器视觉领域相关理论进行研究,确定传感器型号与配置方式,简化CCD图像传感器成像模型以对其进行视觉系统标定,把利用机器视觉传感器和激光测距传感器获取的测量信息进行末端参考点定位归结到运动学层面进行理论推导得到相应的用于实际控制的位姿变换矩阵,赋予助力设备初步获得感知外界环境的能力。充分研究设备工作原理,根据关键部件数学模型和Pro/E三维虚拟模型,借助Matlab/Simulink和ADAMS分别搭建助力实验设备仿真模型,首先利用ADAMS运动模型对实验系统进行运动学、动力学仿真,并根据实际工况抽象出三条典型轨迹进行规划,得到各关节转角变化规律,比较分析结果研究不同轨迹不同安装角度姿态情况下助力设备的跟踪性能;设置软件接口进行Similink/ADAMS联合仿真,以上述轨迹规划结果为参照对变压力重力补偿控制器和交流伺服电机定位控制策略的实用性能进行虚拟样机联合仿真验证。最后搭建气动助力实验台进行调试,对前面的理论研究工作做实践研究。介绍了实验台工作原理,并针对末端轨迹跟踪效果和微调进给性能进行实验验证。实验结果表面,本课题设计的气动助力实验系统满足项目设计指标要求。
二、力平衡角加速度传感器的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、力平衡角加速度传感器的研究（论文提纲范文）
（1）船用克令吊绳牵并联防晃系统建模与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 船用克令吊防晃装置发展现状 |
| 1.2.2 船用克令吊动力学研究现状 |
| 1.2.3 船用克令吊防晃控制系统现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 船用克令吊绳牵防晃系统方案 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 船用克令吊绳牵防晃方案 |
| 2.2.1 防晃绳索方案 |
| 2.2.2 固定式防晃方案 |
| 2.2.3 调节式防晃方案 |
| 2.3 船用克令吊绳牵防晃系统工作原理 |
| 2.4 船体运动模拟及试验系统设计 |
| 2.5 缩比样机相似性设计及主要参数计算 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 船用克令吊绳牵防晃系统运动学分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 船用克令吊绳牵防晃方案机构等效分析 |
| 3.2.1 绳索等效分析 |
| 3.2.2 拉块防晃装置等效分析 |
| 3.2.3 克令吊机构等效分析 |
| 3.2.4 整体系统等效 |
| 3.3 各部分的位置解分析 |
| 3.3.1 克令吊位置解分析 |
| 3.3.2 绳牵并联防晃装置位置解分析 |
| 3.3.3 负载拉块静力学分析 |
| 3.3.4 整体系统位置解分析及仿真验证 |
| 3.4 RR+3UPS非惯性系欠驱动防晃系统速度分析 |
| 3.4.1 各部分速度分析 |
| 3.4.2 仿真验证 |
| 3.5 RR+3UPS非惯性系欠驱动防晃系统加速度分析 |
| 3.5.1 各部分加速度分析 |
| 3.5.2 仿真验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 船用克令吊绳牵防晃系统动力学分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 负载动力学分析 |
| 4.3 欠驱动绳牵并联机构动力学分析 |
| 4.4 克令吊动力学分析 |
| 4.5 仿真算例验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 拉块式防晃主动控制方案及样机研制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 拉块式防晃控制系统功能与软硬件组成 |
| 5.2.1 拉块式防晃控制系统功能 |
| 5.2.2 拉块式防晃控制系统软件组成 |
| 5.2.3 拉块式防晃控制系统硬件组成 |
| 5.3 拉块式防晃主动控制系统的子系统介绍 |
| 5.3.1 克令吊控制系统 |
| 5.3.2 吊重晃动传感系统 |
| 5.3.3 平台运动传感系统 |
| 5.3.4 拉索控制系统 |
| 5.4 缩比样机研制及试验系统组成 |
| 5.4.1 缩比样机研制及试验系统组成 |
| 5.4.2 初步防晃试验与结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（2）一种十二维力-加速度传感器的设计及仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 十二维力/加速度传感器研究现状 |
| 1.2.2 六维力/力矩传感器研究现状 |
| 1.2.3 六维加速度传感器研究现状 |
| 1.3 国内外文献综述的简析 |
| 1.3.1 六维力/力矩传感器简析 |
| 1.3.2 六维加速度传感器简析 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 六维力测量模块的设计与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 十二维传感器整体结构设计 |
| 2.3 六维力测量模块设计 |
| 2.3.1 弹性体结构设计 |
| 2.3.2 单向力作用时弹性体的静力分析 |
| 2.3.3 弹性体的应变分析 |
| 2.3.4 弹性体的应力分析 |
| 2.3.5 力传感器测量原理 |
| 2.3.6 力传感器误差补偿理论研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 六维加速度测量的设计与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 六维加速度测量模块设计 |
| 3.2.1 六维加速度传感器空间几何构型设计 |
| 3.2.2 六维加速度解耦 |
| 3.2.3 六维加速度传感器构型评价 |
| 3.2.4 六维加速度传感器冗余性分析 |
| 3.2.5 六维加速度传感器安装误差分析 |
| 3.2.6 六维加速度传感器测量误差分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 传感器标定装置的设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 六维力标定装置设计 |
| 4.2.1 标定原理与试验台整体结构设计 |
| 4.2.2 关键零件有限元分析 |
| 4.3 六维加速度标定装置设计 |
| 4.3.1 标定原理与试验台整体结构设计 |
| 4.3.2 电机与减速机选型计算 |
| 4.3.3 齿轮的校核计算 |
| 4.3.4 关键零件有限元分析 |
| 4.3.5 加速度采集板设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 十二维力/加速度传感器的解耦与标定研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 六维力传感器解耦研究 |
| 5.2.1 标定矩阵 |
| 5.2.2 应变片的布置及应变柔顺矩阵 |
| 5.2.3 耦合误差 |
| 5.2.4 仿真标定 |
| 5.3 六维加速度传感器标定研究 |
| 5.3.1 静态标定 |
| 5.3.2 动态标定 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（3）电主轴-刀柄端部频响函数预测及结合部参数辨识研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 本课题研究的背景和来源 |
| 1.1.1 本课题的研究背景 |
| 1.1.2 本课题的来源 |
| 1.2 本课题研究的目的和意义 |
| 1.3 主轴-刀柄系统建模研究现状 |
| 1.4 主轴-刀柄结合部建模与参数辨识研究现状 |
| 1.5 本课题的主要研究内容和技术路线 |
| 第2章 电主轴-刀柄模型简化方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电主轴-刀柄结构分析 |
| 2.2.1 电主轴结构分析 |
| 2.2.2 刀柄结构分析 |
| 2.3 电主轴-刀柄的模型简化 |
| 2.4 电主轴-刀柄简化模型分段 |
| 2.4.1 电主轴简化模型分段 |
| 2.4.2 电主轴简化模型材料参数的估算 |
| 2.4.3 刀柄简化模型分段 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 电主轴-刀柄端部频响函数预测模型研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电主轴-刀柄系统建模方法及Euler-Bernoulli梁理论 |
| 3.2.1 电主轴-刀柄系统建模方法分析 |
| 3.2.2 Euler-Bernoulli梁理论 |
| 3.3 基于传递矩阵的电主轴、刀柄端部频响函数研究 |
| 3.3.1 基于Euler-Bernoulli梁的传递矩阵模型 |
| 3.3.2 电主轴、刀柄端部频响函数 |
| 3.4 基于多点响应耦合的电主轴-刀柄结合部端部频响函数研究 |
| 3.5 电主轴-刀柄系统端部频响函数预测模型 |
| 3.5.1 基于子结构导纳耦合的电主轴-刀柄端部频响函数研究 |
| 3.5.2 电主轴-刀柄系统模型 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 电主轴-刀柄端部频响函数的试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电主轴-刀柄锤击试验研究 |
| 4.2.1 频响分析 |
| 4.2.2 锤击试验装置 |
| 4.2.3 锤击试验影响因素分析 |
| 4.3 基于有限差分的电主轴-刀柄端部频响函数估算方法研究 |
| 4.3.1 基于有限差分法计算完整频响函数 |
| 4.3.2 电主轴-刀柄系统锤击试验结果分析 |
| 4.4 基于峰值拾取法的电主轴-刀柄端部频响函数降噪方法研究 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 电主轴-刀柄结合部参数辨识及验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电主轴-刀柄结合部参数辨识模型研究 |
| 5.3 电主轴-刀柄结合部参数辨识算法 |
| 5.4 电主轴-刀柄结合部参数辨识结果及验证 |
| 5.4.1 电主轴-刀柄系统端部频响函数影响因素分析 |
| 5.4.2 电主轴-刀柄结合部参数辨识及结果分析 |
| 5.4.3 电主轴-刀柄结合部参数辨识结果验证 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及研究成果 |
| 致谢 |
（4）浮式平台升沉补偿装置液压控制系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源及意义 |
| 1.2 国内外研究现状和发展趋势 |
| 1.2.1 国外发展现状 |
| 1.2.2 国内发展现状 |
| 1.2.3 发展趋势 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 海浪作用下船舶运动分析 |
| 2.1 浮托安装原理介绍 |
| 2.2 海浪作用下船舶运动分析 |
| 2.2.1 船舶运动坐标系的建立 |
| 2.2.2 海浪作用下船舶横摇运动分析 |
| 2.2.3 海浪作用下船舶垂荡运动分析 |
| 2.2.4 海浪作用下船舶整体运动分析 |
| 2.3 风浪作用下船舶与升沉补偿装置连接点处位移变化计算 |
| 2.4 本章总结 |
| 第三章 升沉补偿过程中整体运动状态分析 |
| 3.1 升沉补偿装置运动原理介绍 |
| 3.2 升沉补偿过程中船舶运动分析 |
| 3.2.1 船舶运动过程中力平衡方程的建立 |
| 3.2.2 船舶运动过程中力矩平衡方程的建立 |
| 3.3 升沉补偿过程中补偿平台运动分析 |
| 3.3.1 运动过程中升沉补偿装置力平衡方程的建立 |
| 3.3.2 运动过程中升沉补偿装置力平衡方程的建立 |
| 3.4 升沉补偿过程中船舶运动分析计算流程 |
| 3.5 本章总结 |
| 第四章 船体运动装置和升沉补偿装置整体系统建模 |
| 4.1 基于simulink仿真运动模型搭建 |
| 4.1.1 船舶运动模型建立 |
| 4.1.2 升沉补偿装置运动模型建立 |
| 4.2 升沉补偿装置液压控制系统模型搭建 |
| 4.2.1 升沉补偿装置液压系统传递函数计算 |
| 4.2.2 升沉补偿装置液压控制器模型建立 |
| 4.3 本章总结 |
| 第五章 升沉补偿装置液压系统仿真分析 |
| 5.1 船舶运动仿真分析 |
| 5.2 升沉补偿装置液压系统仿真分析 |
| 5.2.1 升沉补偿装置液压系统稳定性判定 |
| 5.2.2 升沉补偿装置液压系统仿真分析 |
| 5.2.3 升沉补偿装置上平台运动仿真分析 |
| 5.3 本章总结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）下肢外骨骼机器人主动助力关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 外骨骼机器人发展现状综述 |
| 1.2.1 基于预编程控制技术的外骨骼机器人 |
| 1.2.2 基于步态分类与识别技术的外骨骼机器人 |
| 1.2.3 基于随动控制技术的外骨骼机器人 |
| 1.2.4 面向主动助力需求的外骨骼机器人 |
| 1.3 外骨骼机器人关键技术的研究现状 |
| 1.3.1 人体运动意图感知技术的研究现状 |
| 1.3.2 人机协同控制技术的研究现状 |
| 1.3.3 主动助力方法的研究现状 |
| 1.3.4 人机耦合技术的研究现状 |
| 1.4 研究现状分析 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第2章 基于人体动力学模型的运动意图感知研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 人体运动意图感知的生理机理分析 |
| 2.2.1 人体运动意图的产生、传递与表达 |
| 2.2.2 人体关节力矩表征运动意图的可行性 |
| 2.3 基于人脑自适应模型理论的人体动力学模型 |
| 2.3.1 自适应模型理论 |
| 2.3.2 人体与机器人运动控制系统类比分析 |
| 2.3.3 人体动力学模型的建立 |
| 2.4 人体动力学模型的建立与求解方法研究 |
| 2.4.1 人体参数化模型的建立 |
| 2.4.2 人体动力学模型的求解方法 |
| 2.5 基于人体动力学模型的关节力矩解算 |
| 2.5.1 人体运动信息感知 |
| 2.5.2 人体关节力矩解算 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 下肢外骨骼机器人主动助力方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 人体运动过程中肌肉的能量消耗机理分析 |
| 3.2.1 肌肉的耗能特性分析 |
| 3.2.2 关节力矩与肌力的关系 |
| 3.3 基于关节力矩等比例补偿原理的主动助力方法 |
| 3.3.1 MTPC方法实现主动助力的物理原理 |
| 3.3.2 实现主动助力的条件 |
| 3.3.3 MTPC助力方法仿真分析 |
| 3.3.4 MTPC方法存在的问题 |
| 3.4 基于人机耦合点等效作用力法的主动助力研究 |
| 3.4.1 基于足端耦合点的摆动相主动助力 |
| 3.4.2 基于躯干耦合点的支撑相主动助力 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 人在环的层次化人机协同控制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 面向主动助力的人机协同运动控制系统架构 |
| 4.2.1 外骨骼人在环运动控制的特点分析 |
| 4.2.2 层次化人机协同控制架构 |
| 4.3 外骨骼本体动力学前馈研究 |
| 4.3.1 摆动腿的逆动力学模型 |
| 4.3.2 背箱的逆动力学 |
| 4.4 基于足端接触力反馈的摆动相主动助力控制 |
| 4.4.1 摆动相助力机理分析 |
| 4.4.2 摆动相控制算法的实现 |
| 4.5 基于背部接触力反馈的支撑相主动助力控制 |
| 4.5.1 支撑相助力机理分析 |
| 4.5.2 双侧腿支撑力优化分配 |
| 4.5.3 支撑相控制算法的实现 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 下肢主动助力外骨骼系统设计与集成研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 主动助力外骨骼系统设计方案 |
| 5.2.1 主动助力外骨骼人机强耦合特性分析 |
| 5.2.2 人体关节运动数据实验研究 |
| 5.2.3 主动助力外骨骼系统设计需求 |
| 5.3 面向人机运动信息耦合的仿生机械结构设计 |
| 5.3.1 基于仿生构型的外骨骼自由度配置 |
| 5.3.2 外骨骼构件尺度与关节运动范围设计 |
| 5.3.3 三点连接的人机连接机制设计 |
| 5.3.4 人机之间运动映射的建立 |
| 5.4 面向人机力/能量耦合的人机连接结构设计 |
| 5.4.1 躯干上的人机力/能量耦合 |
| 5.4.2 足端的人机力/能量耦合 |
| 5.5 外骨骼传感系统与控制系统 |
| 5.5.1 外骨骼传感系统设计 |
| 5.5.2 控制系统硬件设计 |
| 5.5.3 控制系统软件设计 |
| 5.6 液压柔性驱动关节设计 |
| 5.6.1 液压柔性驱动单元 |
| 5.6.2 动力膝关节设计 |
| 5.6.3 动力髋关节设计 |
| 5.6.4 微型液压站设计 |
| 5.7 系统集成与局部实验 |
| 5.7.1 运动意图感知实验 |
| 5.7.2 人机协同控制实验 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 外骨骼主动助力效能实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 人机接触力实验研究 |
| 6.2.1 人机接触力实验设计 |
| 6.2.2 原地踏步时的人机接触力分析 |
| 6.2.3 伸蹲时的人机接触力分析 |
| 6.2.4 跳跃时的人机接触力分析 |
| 6.2.5 人机接触力实验总结 |
| 6.3 关节辅助力矩与辅助功率实验研究 |
| 6.3.1 外骨骼提供的关节辅助力矩实验研究 |
| 6.3.2 外骨骼提供的关节辅助功率与能量实验研究 |
| 6.4 步态周期内助力效能统计分析实验研究 |
| 6.4.1 正向辅助时间的周期占比统计分析 |
| 6.4.2 关节获得的辅助冲量矩统计分析 |
| 6.4.3 关节获得的正负冲量矩比例分析 |
| 6.4.4 关节获得的助能量统计分析 |
| 6.4.5 关节获得的正负功比例分析 |
| 6.4.6 量化分析实验总结 |
| 6.5 崎岖路面、楼梯、障碍物环境下的行走实验 |
| 6.6 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）弹性圆柱分度凸轮机构等效刚度及其冗余结构研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 课题提出与意义 |
| 1.3.1 圆柱分度凸轮机构系统等效刚度 |
| 1.3.2 新型圆柱分度凸轮机构设计与验证 |
| 1.3.3 课题意义 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.4.1 弹性圆柱分度凸轮机构的等效刚度分析 |
| 1.4.2 新型结构弹性圆柱分度凸轮机构的设计与分析 |
| 1.4.3 试验测试平台搭建与试验验证 |
| 1.5 研究方法与思路 |
| 1.5.1 研究方法 |
| 1.5.2 研究思路 |
| 1.5.3 技术路线 |
| 2 圆柱分度凸轮机构载荷分析 |
| 2.1 从动系统受载分析 |
| 2.1.1 从动系统工作载荷分析 |
| 2.1.2 从动系统阻尼作用分析 |
| 2.2 滚子受载分析 |
| 2.2.1 工作载荷 |
| 2.2.2 冲击载荷 |
| 2.3 销轴受载分析 |
| 2.4 从动盘受载分析 |
| 2.5 凸轮受载分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 弹性圆柱分度凸轮机构系统刚度分析 |
| 3.1 圆柱分度凸轮机构参数分析 |
| 3.1.1 主要结构参数计算 |
| 3.1.2 从动件结构参数设计要求 |
| 3.1.3 滚子结构参数分析 |
| 3.2 圆柱凸轮机构强度与刚度分析 |
| 3.2.1 凸轮及从动盘强度与刚度分析 |
| 3.2.2 滚子与销轴强度分析 |
| 3.2.3 滚子与销轴刚度分析 |
| 3.2.4 滚子与销轴最大弹性变形量计算 |
| 3.3 弹性圆柱分度凸轮机构系统等效刚度计算 |
| 3.3.1 系统等效刚度构件选取原则 |
| 3.3.2 系统等效刚度构件选择 |
| 3.3.3 系统等效刚度系数计算 |
| 3.3.4 机构动态运动方程 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 圆柱分度凸轮机构冗余结构设计与样机加工 |
| 4.1 圆柱分度凸轮机构存在问题分析 |
| 4.2 大小滚子圆柱分度凸轮机构设计 |
| 4.2.1 机构工作原理 |
| 4.2.2 腾跳现象消除条件 |
| 4.2.3 机构载荷分析 |
| 4.2.4 大小滚子及销轴载荷分析 |
| 4.2.5 滚子与销轴结构参数设计 |
| 4.2.6 大小滚子及销轴变形分析 |
| 4.2.7 轮槽尺寸设计依据 |
| 4.3 双层滚子圆柱分度凸轮机构设计 |
| 4.3.1 机构工作原理 |
| 4.3.2 机构载荷分析 |
| 4.3.3 滚子与销轴结构参数设计 |
| 4.3.4 滚子与销轴变形分析 |
| 4.3.5 轮槽尺寸设计依据 |
| 4.4 试验用圆柱分度凸轮机构参数设计 |
| 4.4.1 试验样机运动参数 |
| 4.4.2 主要结构参数设计 |
| 4.4.3 大小滚子圆柱分度凸轮机构主要结构参数设计 |
| 4.4.4 对比用圆柱分度凸轮机构设计 |
| 4.4.5 双层滚子圆柱分度凸轮机构主要结构参数设计 |
| 4.5 试验样机加工 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 试验测试平台设计与试验结果分析 |
| 5.1 试验测试平台搭建 |
| 5.1.1 动力装置选择 |
| 5.1.2 传感器选择 |
| 5.1.3 数据采集系统 |
| 5.1.4 测试平台搭建 |
| 5.2 试验测试内容 |
| 5.3 振动试验测试与分析 |
| 5.3.1 加速度传感器布置 |
| 5.3.2 振动试验数据采集 |
| 5.3.3 振动试验数据处理 |
| 5.3.4 振动试验数据分析 |
| 5.4 从动盘运动特性试验数据采集与处理 |
| 5.4.1 数据采集 |
| 5.4.2 数据处理 |
| 5.5 从动盘运动试验数据分析 |
| 5.5.1 圆柱分度凸轮机构从动盘运动试验分析 |
| 5.5.2 大小滚子圆柱分度凸轮机构从动盘运动试验分析 |
| 5.5.3 双层滚子圆柱分度凸轮机构从动盘运动试验分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的科研成果 |
（7）基于遗传算法的六维加速度传感器参数优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的研究意义 |
| 1.2 研究背景及国内外现状 |
| 1.2.1 六维加速度传感器的国内外研究现状 |
| 1.2.2 并联机构参数优化的国内外研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 2 六维加速度传感器参数优化模型 |
| 2.1 传感器数学模型 |
| 2.1.1 数学模型 |
| 2.1.2 实体模型与测量原理 |
| 2.2 加速度雅可比矩阵的建立 |
| 2.3 六维加速度传感器评价体系 |
| 2.3.1 误差分析 |
| 2.3.2 常规静态性能 |
| 2.3.3 加速度各向同性 |
| 2.3.4 灵敏度特性 |
| 2.3.5 动态特性 |
| 2.4 参数优化目标函数 |
| 2.4.1 参数无量纲处理 |
| 2.4.2 加速度各向同性指标计算 |
| 2.4.3 灵敏度各向同性指标计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于遗传算法的参数优化 |
| 3.1 遗传算法简介 |
| 3.1.1 遗传算法的发展 |
| 3.1.2 遗传算法的基本原理及特点 |
| 3.2 基于遗传算法的参数优化 |
| 3.2.1 确立初始优化参数值 |
| 3.2.2 运用遗传算法进行参数优化 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 传感器弹性元件结构设计及仿真实验 |
| 4.1 各向同性验证 |
| 4.1.1 确立实体化参数 |
| 4.1.2 基于各向同性仿真验证的实体化模型 |
| 4.1.3 加速度转换矩阵 |
| 4.1.4 仿真实验 |
| 4.2 传感器结构设计 |
| 4.2.1 弹性连接杆的构型设计 |
| 4.2.2 弹性体结构设计与仿真 |
| 4.3 传感器静力学仿真实验 |
| 4.3.1 弹性元件应变实验 |
| 4.3.2 弹性单元应变实验 |
| 4.4 动力学仿真实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 研究成果 |
| 5.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简介 |
| 导师简介 |
| 获得成果目录 |
| 致谢 |
（8）基于IMU的下肢行走逆动力学建模与助力仿真及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.1.1 课题的来源 |
| 1.1.2 课题的目的和意义 |
| 1.2 国内外在该方向上的研究现状及分析 |
| 1.2.1 人体助力策略国内外研究现状 |
| 1.2.2 人体行走下肢逆动力学国内外研究现状 |
| 1.2.3 国内外研究现状简析 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 基于IMU的人体行走运动建模研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 IMU及肢体坐标系 |
| 2.2.1 肢体坐标系的建立 |
| 2.2.2 IMU及其坐标系 |
| 2.3 IMU相对于肢体段坐标系方向信息解算 |
| 2.3.1 肢体坐标系z轴方向矢量解算 |
| 2.3.2 肢体坐标系z轴方向矢量校正 |
| 2.3.3 肢体坐标系y轴方向矢量解算 |
| 2.3.4 肢体坐标系x轴方向矢量解算 |
| 2.4 IMU相对于关节中心点的位置信息解算 |
| 2.4.1 基于关节中心加速度信息的IMU位置矢量解算 |
| 2.4.2 基于关节中心速度信息的IMU位置矢量解算 |
| 2.4.3 基于数据融合算法的IMU位置矢量解算 |
| 2.5 人体运动信息解算 |
| 2.5.1 下肢关节运动信息解算 |
| 2.5.2 躯干运动信息解算 |
| 2.6 实验验证 |
| 2.6.1 人体运动信息测量 |
| 2.6.2 膝关节运动学模型验证 |
| 2.6.3 髋关节运动学模型验证 |
| 2.6.4 踝关节运动学模型验证 |
| 2.6.5 躯干运动学模型验证 |
| 2.6.6 误差分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 基于IMU的人体行走逆动力学建模研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 人体简化模型 |
| 3.2.1 人体模型的建立 |
| 3.2.2 人体模型参数定义 |
| 3.2.3 人体模型参数确定 |
| 3.3 人体行走运动学模型 |
| 3.4 人体行走逆动力学建模 |
| 3.4.1 脚底作用力解算 |
| 3.4.2 关节内力解算 |
| 3.4.3 关节力矩解算 |
| 3.5 实验验证 |
| 3.5.1 人体下肢关节力矩测量 |
| 3.5.2 下肢逆动力学模型验证 |
| 3.5.3 误差分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于人体下肢逆动力学助力时的能量消耗仿真研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 人体正常行走时的能量消耗仿真分析 |
| 4.2.1 人体模型的建立 |
| 4.2.2 基于轨迹误差的模型运动信息优化 |
| 4.2.3 基于脚底作用力的模型运动信息优化 |
| 4.2.4 人体能量消耗仿真 |
| 4.3 助力装置本体对人体能量消耗影响的仿真分析 |
| 4.3.1 末端执行器的影响 |
| 4.3.2 驱动器和控制器的影响 |
| 4.3.3 助力装置整体的影响 |
| 4.4 助力情况下人体能量消耗仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 实验验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验测量系统 |
| 5.2.1 能量消耗检测单元 |
| 5.2.2 运算和储存单元 |
| 5.2.3 运动信息测量单元 |
| 5.2.4 脚底作用力采集单元 |
| 5.3 实验设置 |
| 5.3.1 实验对象 |
| 5.3.2 实验方法 |
| 5.4 实验结果及效果评价 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（9）面向地球物理应用的高精度MEMS惯性传感器（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 地球物理领域对惯性传感器的需求分析 |
| 1.1 地震监测 |
| 1.2 地震法资源勘探 |
| 1.3 钻探过程监测 |
| 1.4 重力法资源勘探 |
| 1.5 固体潮、火山活动监测 |
| 1.6 重力辅助导航 |
| 2 国内外研究情况 |
| 2.1 MEMS地震检波器 |
| 2.2 MEMS角加速度计 |
| 2.3 MEMS相对重力仪 |
| 2.4 MEMS重力梯度仪 |
| 3 结论与展望 |
（10）基于视觉的高精度重载气动助力实验系统研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的来源 |
| 1.2 课题研究背景及研究目的和意义 |
| 1.3 工业机器人的发展概况 |
| 1.4 智能助力搬运设备的发展概况 |
| 1.5 机器视觉控制的发展现状 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 第2章 助力实验系统结构设计与运动学动力学分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 项目设计指标 |
| 2.3 手腕及微调机构的结构设计 |
| 2.3.1 方案设计与结构形制的选择 |
| 2.3.2 整体机构运动学动力学分析以及工作空间求解 |
| 2.3.3 助力系统整体机构结构设计及强度分析 |
| 2.3.4 气动助力实验系统整体结构模型 |
| 2.3.5 驱动承载部件选型合理性验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于视觉和激光测距传感器定位系统设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验系统工件安装工序设计 |
| 3.3 激光测距传感器平面位姿测算方法研究 |
| 3.4 视觉传感器位姿测量方法 |
| 3.4.1 视觉系统配置方案设计 |
| 3.4.2 CCD视觉传感器选型 |
| 3.4.3 视觉系统标定 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 助力实验系统控制器设计与仿真研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 交流伺服电机仿真模型搭建以及位置控制研究 |
| 4.3 气动助力平衡系统控制器设计以及仿真模型搭建 |
| 4.4 助力实验系统ADAMS运动模型的建立与仿真 |
| 4.4.1 ADAMS软件运动模型的建立 |
| 4.4.2 助力实验设备轨迹规划仿真 |
| 4.4.3 基于ADAMS软件的运动学及动力学仿真分析 |
| 4.5 基于Simulink/ADAMS的系统联合仿真模型的建立 |
| 4.6 气动助力实验系统整机模型联合仿真研究 |
| 4.6.1 0°安装位姿下I型末端轨迹联合仿真分析 |
| 4.6.2 L型末端轨迹联合仿真分析 |
| 4.6.3 Z型末端轨迹联合仿真分析 |
| 4.6.4 仿真结果分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 气动助力实验系统整机实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 气动助力实验系统整机实验台设计原理 |
| 5.3 气动助力实验系统硬件结构搭建 |
| 5.4 实验台测控系统设计 |
| 5.4.1 控制系统设计 |
| 5.4.2 数据测量与采集程序 |
| 5.5 气动助力实验系统空间轨迹控制实验研究 |
| 5.5.1 0°安装位姿下空间I型直线跟踪实验 |
| 5.5.2 45°安装位姿下空间I型直线跟踪实验 |
| 5.5.3 -45°安装位姿下空间I型直线跟踪实验 |
| 5.5.4 微调系统进给实验 |
| 5.5.5 实验结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、力平衡角加速度传感器的研究（论文参考文献）
- [1]船用克令吊绳牵并联防晃系统建模与分析[D]. 李子宁. 燕山大学, 2021(01)
- [2]一种十二维力-加速度传感器的设计及仿真研究[D]. 吴志伟. 哈尔滨工业大学, 2020
- [3]电主轴-刀柄端部频响函数预测及结合部参数辨识研究[D]. 宋宜轩. 吉林大学, 2020(08)
- [4]浮式平台升沉补偿装置液压控制系统研究[D]. 张潇升. 天津大学, 2019(01)
- [5]下肢外骨骼机器人主动助力关键技术研究[D]. 邓静. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [6]弹性圆柱分度凸轮机构等效刚度及其冗余结构研究[D]. 梁金生. 陕西科技大学, 2019(01)
- [7]基于遗传算法的六维加速度传感器参数优化[D]. 卢志鹏. 北京林业大学, 2019(04)
- [8]基于IMU的下肢行走逆动力学建模与助力仿真及实验研究[D]. 马建涛. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [9]面向地球物理应用的高精度MEMS惯性传感器[J]. 王秋,刘骅锋,涂良成. 导航与控制, 2018(06)
- [10]基于视觉的高精度重载气动助力实验系统研制[D]. 李瑶. 哈尔滨工业大学, 2017(02)