机器人按摩手法控制系统关键技术的研究

来源 :福州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhongxinyi1986
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
当今,随着中国人口老龄化程度加剧,人们对按摩的需求与日俱增,由于按摩领域的专业按摩师存在巨大缺口,因此,开发一款智能的按摩机器人来代替按摩师成为目前的当务之急。本文基于中医按摩理论设计了一款按摩机器人,并从运动学、动力学、轨迹规划、远程控制系统等方面开展理论与仿真实验研究,验证了方案的可行性。本文主要完成了如下工作:对常用的几种中医按摩手法进行生物力学特征分析,并将这些特征以量化参数的形式来表达,为按摩机器人的设计提供了理论依据;基于按摩手法的生物力学特征,设计了一款以UR10e六自由度机械臂和按摩头相结合的按摩机器人。采用D-H参数方法对UR10e机械臂进行了运动学建模,推导出了机械臂的正、逆运动学方程。此外,利用MATLAB数值分析软件中的Robotic Toolbox工具箱对此机械臂进行了正、逆运动学仿真分析,验证了所推导的运动学方程的正确性,为按摩机器人的轨迹规划提供了理论基础。鉴于UR10e机械臂在按摩过程中存在冲击和机械抖动等问题,本文在关节空间坐标系中,对UR10e机械臂分别采用三次多项式、五次多项式、四阶三次B样条插值的方法进行轨迹规划,并在MATLAB中进行仿真分析,仿真结果表明五次多项式插值和四阶三次多项式插值轨迹规划方法均能有效减缓机器人的冲击,抑制机械振动,并且经过对比发现五次多项式插值较适用于点到点的按摩方式,四阶三次B样条插值的轨迹规划方法较适用于连续路径运行的按摩方式。对按摩头机构进行了基于ADAMS的动力学仿真分析。结合按摩头机构和肌肉类软组织建立ADAMS动力学仿真模型,此基础上,分别研究软组织力学特性变化(线性弹簧、非线性弹簧和弹簧-阻尼器模型)和按摩头机构参数变化时,按摩力的变化规律,仿真结果表明所设计的按摩头机构对人体体表所施加力的大小以及变化过程符合一指禅按摩的力学要求,能够较好的实现一指禅按摩操作。针对本文所设计的按摩机器人,搭建远程控制系统硬件平台,采用C#程序语言编写人机交互界面,建立远程控制系统,实现对按摩机器人的远程控制。另外,对所设计的按摩机器人进行了基于轨迹规划和力控的简单的实验研究,实验结果初步表明该按摩机器人运行平稳,无冲击,施力可控,具有良好的安全性。
其他文献
为了解决我国的可再生能源分布不均匀的问题,需要采用远距离、高电压等级和大功率的输电新技术。半波长输电(Half-wavelength power transmission)技术以其输电容量大、输电距离远、不需要串联补偿装置和中间开关站等诸多优势而成为当前一种有效选择。半波长输电系统在进行超远距离输电的过程中,受到各种复杂自然环境以及人为因素的影响而发生故障的概率非常大。对该系统进行有效的保护,及时
学位
大型汽轮发电机是发电厂重要的电气设备,一旦发生故障或者停机会对电厂的生产效益和安全性带来极大的影响。发电机定子绕组内冷水系统堵塞造成的热故障是大型汽轮发电机的主要故障之一。大型汽轮发电机均安装了分散控制系统(Distributed Control System,DCS),可采集汽轮发电机运行过程中的大量实时数据,蕴含了丰富的设备运行状态信息。如何从这些大量的工业大数据里获取有用的信息,对汽轮发电机
学位
随着工业互联网技术的发展,工业4.0和中国制造2025倡导的智能制造系统集成了越来越多的单元设备,系统规模日益增长,而且小批量、多批次和定制化的动态强度日趋剧烈,这使得无论调度策略的求解还是控制代码的设计,都面临着巨大的计算复杂性挑战。加上调度层和控制层割裂,很难满足信息物理系统对于生产事件快速灵活响应的要求。为了解决上述问题,本文将上层调度和底层控制紧密结合,以Petri网为建模工具,Twin
学位
逆变器的可靠性和安全性会随着自身的输出电平数的增加而快速降低,因为电平数的增加意味着逆变器所使用的开关管、二极管、无源器件的数量成倍增加。此外,多数情况下逆变器所在的设备或系统不允许立刻或者短时切断电力,而增加备用逆变器、电源或者系统会极大增加成本。故而,对多电平逆变器进行实时监测并且在发生故障时快速定位故障点,进而为容错运行提供先决条件的研究具有实际意义和应用价值。本文针对三相T型三电平逆变器单
学位
<正>民以食为天,国以粮为安。食物供给多元化,国家粮食安全根基才更牢。2023年4月,习近平总书记在广东湛江市考察时指出,中国是一个有着14亿多人口的大国,解决好吃饭问题、保障粮食安全,要树立大食物观,既向陆地要食物,也向海洋要食物,耕海牧渔,建设海上牧场、“蓝色粮仓”。大食物观,反映了我国粮食和重要农产品供给能力提升的现实,为加快建设中国特色农业强国开辟了新的战略路径。
期刊
目前,永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)驱动系统普遍采用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)技术。而其中最常用的空间矢量调制技术是以固定开关周期形式控制功率器件的通断状态,导致开关频率段(含2~3倍频)处高频离散谐波成分含量高,并引起电磁干扰与电磁噪声等问题。故而,本文着重以三相六开关逆变器拓扑结构的永磁同
学位
直线电机伺服系统的抗干扰研究和高精准跟踪研究对于提高我国伺服系统的工业水平、实现精密化机床的生产研发具有重要意义。为了满足现代工业的高标准要求,直线电机伺服系统需要具备平稳运行和精准定位的综合输出能力。因此,本文以实现系统抗干扰性能和稳态误差性能的兼顾为目标,开展永磁直线同步电机伺服系统的高性能控制研究。首先,从电机运动方程出发,分析了系统抗扰动控制的必要性,设计了常规二阶线性自抗扰控制器。进一步
学位
分布式可再生能源发电给电力系统带来了清洁高效的电能,但同时也带来了一系列不稳定因素。分布式能源具有间歇性,会给频率调整带来较大困难。频率稳定是电能质量良好的重要体现,电力系统的正常安全运行离不开频率的平稳。用户侧的需求响应通过调整用户的用电量来参与频率调整,能够使电力系统更加灵活、快速的实现电能供需平衡。在分布式能源发电规模化并网、电力系统的频率稳定受到巨大挑战的背景下,基于需求响应的含分布式能源
学位
XY直线电机平台在轮廓运动控制等高精度定位的工业场景中应用广泛。由于直线电机对摩擦等非线性扰动敏感,系统的抗扰动性能仍有提升的空间,对XY直线电机平台的轮廓运动控制器研究具有极其重要的理论现实意义。本文以轮廓误差为直接控制目标,围绕基于双通道交叉耦合自抗扰的轮廓运动控制方法,研究具备扰动抑制能力和强协调能力的轮廓运动控制器。首先,基于交流电机统一理论,建立单轴直线电机系统的数学模型,并分析扰动作用
学位
我国的配网系统,消耗在变压器上的功率占线路总损耗的30%至60%,而变压器损耗中的50%至80%为其空载运行时的损耗,因此,增加节能型变压器的比重,可以有效地提高配网系统的运行效率。非晶合金变压器最大的优势就是其空载损耗低,主要原因有两个:1.非晶带材厚度约为硅钢片的十分之一,单片非晶合金厚度约为0.02mm~0.03mm,所以非晶铁芯的涡流损耗更小。2.与硅钢材料相比,非晶合金材料饱和磁密低,磁
学位