下肢外骨骼人机耦合交互力特性分析

目的提出一种基于虚拟肌肉的人机耦合动力学建模方法,对穿戴外骨骼步行过程的人机交互力及穿戴者肌骨系统的肌肉激活情况等特征进行量化分析。方法首先在穿戴外骨骼的步态实验中,利用人体动作捕捉系统和自行开发的力学监测装置,同步获取穿戴者步行动力学、肌电信号、外骨骼驱动状态及局部的法向人机交互力信息;然后,在肌骨系统建模环境中建立人机耦合模型,并以步态实验数据和外骨骼关节扭矩作为耦合模型的驱动信息,进行逆动力学计算;最后,对模型的仿真数据与实验测试结果进行对比,量化评估下肢外骨骼人机耦合模型的有效性。结果耦合模型逆动力学计算的法向交互力以及下肢肌肉激活情况与步态实验测量结果相比,在响应曲线趋势上均具有良好一致性,其中交互力结果具有高程度的相关性(r=0.931,P<0.01),均方根误差较小,下肢肌肉激活程度峰值误差均小于5%。结论本文提出的人机耦合模型可有效计算人与外骨骼交互力。该耦合模型的建立为以后外骨骼结构优化与控制算法的验证与迭代,以及外骨骼助行助力功效的性能评估提供理论依据。

基于AVR单片机太阳能小车跟踪系统设计

本系统的设计是通过自动跟踪太阳的运行轨迹且始终使太阳能电池板以最佳角度朝向阳光,以使太阳能面板获得最大的光能利用率。以AVR单片机为核心构建太阳能小车跟踪系统,其蓄电池采用太阳能对电池充电。AVR单片机控制系统通过控制电机来进行对太阳能板的角度进行调整,使太阳能电池板以最佳角度朝向阳光。同时AVR单片机将利用设置于智能小车的光电传感器阵列的反馈信号控制小车行进,使得太阳面板能得到最大转换效率。