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仿生膝关节机器人结构设计研究

目录

仿生膝关节机器人结构设计研究（1）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

一、内容概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1研究背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.2研究目的与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.3研究内容与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

二、仿生膝关节机器人研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.1国内外研究概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

2.2仿生膝关节机器人关键技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

2.2.1关节结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.2.2传动与驱动系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

2.2.3控制系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

2.2.4材料与制造工艺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

三、仿生膝关节机器人结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

3.1结构设计原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

3.2关节结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

3.2.1关节活动范围与力矩分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

3.2.2关节模块设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

3.3传动与驱动系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

3.3.1传动机构选型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

3.3.2驱动电机选择与布置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

3.4控制系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

3.4.1控制策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

3.4.2控制算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

3.5材料与制造工艺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

3.5.1材料选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

3.5.2制造工艺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

四、仿真与实验验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

4.1仿真模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

4.2仿真实验与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

4.3实验装置与方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

4.4实验结果与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

五、仿生膝关节机器人性能评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

5.1性能指标体系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

5.2性能评估方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

5.3评估结果与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

六、结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

6.1研究结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4