下肢助行外骨骼结构设计与仿真分析

外骨骼机器人作为当下国内外的研究热点之一,其研究过程融合了机械设计、仿真分析、传感、控制等各项技术。针对当今社会对助行外骨骼的需求,文中从人体下肢结构与运动特性研究角度出发,采用模块化的方法仿人体髋关节设计了一款下肢助行外骨骼机器人。文中使用Solid Works三维软件设计了下肢助行外骨骼的三维模型,对所建立的模型进行了数学建模并通过MATLAB和ADAMS软件对外骨骼进行了仿真分析与验证。结果表明:外骨骼结构设计安全合理,能够满足实际需求。

基于YOLOv7-Tiny的车牌及放大号检测研究

由于大型车辆的后车牌容易污损和遮挡,目前车牌号的识别对于这种情况有明显缺陷。提出将车牌放大号和车牌共同检测后再识别,提升车牌识别算法的适用性。本文基于YOLOv7-Tiny检测,算法先后采用更换主干网络和卷积模块实现模型轻量化,通过改进损失函数来提升精度。实验表明,在YOLOv7-Tiny更换Mobilenetv3主干网络、GSConv卷积核和Focal-EIoU后,实现模型体积下降35%,参数量下降37%,运算量下降58%,从而实现一种轻量化的模型。

一种外骨骼机器人多传感器数据采集器设计

外骨骼机器人的动作识别研究中,人体数据的准确采集是至关重要的一环。为满足这一需求,设计一种基于STM32的多传感器数据采集器,以实现高效、低成本、实用性强的人体数据采集方案。该数据采集器集成多个传感器,通过STM32微控制器进行数据的处理和管理。人体数据可以直观地通过OLED显示屏展示,提供实时反馈。同时,为了更广泛地应用于研究和实践,采用了蓝牙通信技术,将采集到的数据传送到电脑上进行进一步分析。与此同时,结合上位机软件,运用长短时记忆网络(LSTM)进行人体姿态、生理特征和电机控制等数据的采集和分析。LSTM网络具有对时序数据的优秀处理能力,能够更准确地捕捉人体动作的变化和特征。通过连续数据采集实验证实,数据采集器表现出良好的稳定性和可靠性。这意味着在实际的外骨骼机器人应用中,可以更精准地获取人体运动和生理信息,为后续的动作识别和控制提供可靠的数据支持。由于成本低、实用性高,该采集器具有较高的推广应用价值,有望在医疗康复、运动训练等领域取得显著的应用成果。

一种上肢搬运助力外骨骼结构设计与运动学分析

为解决传统搬运外骨骼人灵活性低、人机运动协同差的问题,文中设计了一种两连杆串联式5DOF肩部运动自适应跟随上肢搬运助力外骨骼,对其进行了运动学分析,提出了一种基于人机交互数学模型和运动空间比较法的结构尺寸优化方法,并进行了运动灵活性实验。研究结果表明:文中优化方法可以对结构参数进行有效优化,优化后串联式两连杆长度降低75%。结构人机协同性良好,人体穿戴/未穿戴外骨骼条件下肩部上提/下落、外展/内收轨迹皮尔逊相关系数分别为0.99、0.96,可实现上肢运动作有效跟随。

高斯拟合亚像素边缘检测算法

针对传统边缘检测算法的定位精度低、对噪声敏感等缺点,提出基于函数曲线拟合的亚像素边缘检测算法——梯度方向高斯曲线拟合亚像素定位算法。该方法首先在边缘附近选取一系列点,求得这些点的灰度值,进而求得这些点的梯度值,然后运用高斯曲线来对这些点的梯度值进行拟合,最后通过拟合曲线求得高斯曲线的对称轴位置即为亚像素位置。实验表明该算法能够很好地实现亚像素定位,通过与其他两种亚像素定位算法的比较,得出该算法运行时间较短,效率较高。

基于DSP和FPGA的开放式数控系统运动控制的设计与仿真

为验证提出的开放式数控系统结构模型,对开放数控系统的运动控制部分进行了设计和仿真.采用高速数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmalble Gate Array,FPGA)搭建运动控制的硬件平台,完成对伺服电机和步进电机的四轴控制.通过对三相无刷直流电机和步进电机的四轴联动控制仿真分析,表明该运动控制系统能够实现对不同电机的四轴联动控制,且控制精度在1μm以内,四轴联动速度可达60m/min,达到了中高档数控系统的要求.

亚像素边缘检测算法在刀具参数检测中的应用

传统边缘检测算法定位精度低、效率低并且对噪声比较敏感,已经不能满足工业生产的需求。基于此,本文提出了基于拟合的亚像素边缘检测算法——五次多项式拟合亚像素边缘检测算法。该算法首先在待测边缘附近取一系列的点,求得这些点的灰度值,通过五次多项式曲线对灰度曲线进行拟合,求得五次多项式的二阶导数为零点即为亚像素位置。并对五次多项式拟合进行了实验研究,通过与基于二次差值的亚像素边缘检测算法、基于LOG算子的亚像素边缘检测算法以及基于空间矩的亚像素边缘检测算法的比较,结果表明五次多项式拟合亚像素边缘检测算法的运行时间较短,效率较高。

开放数控系统模型的建立及实现

在“NC嵌入PC”的开放数控系统结构模型基础上提出了一种经济、高效、可靠的开放式数控系统结构模型。采用TMS320F2812 DSP和FPGA构成开放数控系统的硬件平台,采用WDM和COM技术实现软件开放。此数控系统能实现多种电机的四轴联动的控制。最后通过仿真证明了该数控模型的可行性。

双电源超低功耗水位控制报警器设计

本文介绍了一种采用电池和 /或交流电供电的控制器的设计 ,着重考虑了延长电池寿命。

液压脉冲设备动态性能分析与仿真

液压脉冲设备是用来对液压软管、导管组件进行冲击试验时,产生符合标准的脉冲波形。本文论述了液压脉冲设备的工作原理,采用集中参数法建立了增压式液压脉冲试验台的数学模型。通过将仿真结果与实际试验结果比较,验证了模型的可行性,并重点仿真研究了影响脉冲峰值和升率的因素。

CNC齿轮测量中心驱动控制与传动系统设计

描述了CNC齿轮测量中心的工作特点,着重介绍了测量中心驱动控制系统及机械进给系统的设计,并对机械传动系统的性能进行了分析,验算了主要设计参数。该测量机测量精度高,性能稳定,已开始小规模生产。

斯特林发动机振动信号分析及谱估计

为了检测斯特林发动机运行状态,针对斯特林发动机在运行过程中振动信号产生机理,采用了经验模态分解与自回归模型相结合的方法对振动信号进行分析,设计了振动检测系统.通过选取故障信息的本征模函数进行功率谱估计,提取滚动轴承故障特征.测试结果表明:经验模态分解可自适应地分解非平稳信号,生成的本征模函数可提取信号内在的本质特征.对自回归模型进行功率谱估计,提取振动状态异常信号.经实验验证,故障情况与真实异常状况吻合,可有效检测斯特林发动机运行过程中的故障特征.

液压脉冲系统的特征线法研究

液压元件冲击试验的脉冲波形是由液压脉冲系统产生的,脉冲波形的形状及参数对试验结果影响很大,因此,产生的脉冲波形应符合标准要求.根据液压脉冲系统的工作原理,采用特征线法建立了管路系统的压力和速度瞬态模型,结合管路边界条件,得到了液压脉冲系统的动态仿真模型.应用该仿真模型分析了结构参数的变化对系统性能的影响,讨论了系统参数的优化设计,为液压脉冲系统的研制提供了重要的参考.

一种上肢助力外骨骼结构设计与仿真分析

通过简化人体搬运动作,建立人体穿戴外骨骼搬运重物模型,设计一种用于长距离搬运的无源上肢助力外骨骼,通过卷簧带动齿轮减速机构为人体手臂助力,具有结构简单、体积小、重量轻的优点。对人体手臂搬运动作进行运动学仿真,结果表明,外骨骼可随手臂在该运动空间内运动,并对外骨骼进行动力学仿真分析,仿真结果满足设计要求。

单片机系统中降低功耗的研究

通过对单片机系统中集成电路功耗分析,指出了降低单片机系统功耗的几种途径,分析了降低功耗的现状,提出了连续改变工作电压的降耗法。

基于免疫否定选择的机械运行状态评估

异常运行状态数据获取困难是制约机械状态评估的主要因素。针对此问题,将模糊数学原理与基于免疫机理的否定选择算法应用于机械状态评估中,该算法在对机械正常运行数据学习的基础上就可对机械进行状态评估。通过对齿轮运行状态的检测结果表明,该方法对在异常数据缺乏的情况下的机械状态评估问题是可行有效的,为机械的状态评估提供了有效途径。

基于EMD分解的AR模型振动信号预测

针对AR模型对非平稳信号预测不能得到理想结果的问题,本文采用一种基于EMD技术的算法,并在此基础上结合AR模型对非平稳信号进行分析预测。经试验验证,得到了可靠、有效的预测结果 ;在实际应用中对设备的维护和规划提供了充分的理论基础。

道路中线自动识别距离算法设计及仿真

文中旨在研究解决道路划线机划线作业中道路中线的自动识别问题.对道路图像进行了图像灰度化、阈值化和边缘提取处理.选取阈值分割后的图像中的路面为背景,以道路两侧为物体,提出了一种基于阈值分割与距离变换组合的中线识别方法,得到了道路与物体的距离矩阵.对路面像素到两侧的距离进行了分析,通过判断峰值点确定了道路中心.试验结果表明:采用道路中线识别算法,当道路图像中心处与边缘的间距最大时,灰度化图像亮度最高,峰值点处即为道路中心;且识别过程中图像采集与处理稳定,消除了卡顿与死机现象.

某增雨火箭炮回转体的结构分析与优化

为实现某增雨火箭炮回转体的结构优化设计,文中基于某增雨火箭炮的显示动力学有限元模型,分析了火箭炮在极限工况下回转体的刚度、强度.以增雨火箭炮回转体的总质量为目标函数,回转体各部分的厚度为设计变量,材料的刚度和强度为约束条件,选取火箭炮发射过程中回转体底座尺寸作为设计变量,运用快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)对增雨火箭炮回转体进行了结构优化,得到了回转体最优尺寸参数.结果表明:优化后的回转体底座在火箭炮发射方位角为0°,高低角为45°极限工况下,底座最大应力为281.3 MPa,小于增雨火箭炮回转体的材料许用应力356 MPa,底座最大应变为1.275×10^(-4),在保证回转体底座刚度、强度前提下提高了材料的利用率.

直线式分液器感应钎焊设备设计

根据高频感应钎焊工艺要求,并针对待焊分液器组件的结构特点,设计了一种直线式分液器感应钎焊设备。首先介绍了分液器及感应钎焊的相关知识;其次介绍了该设备的总体结构设计,包括定位工装的设计,传动装置机构设计等;最后对电机和减速机的选型及变频器频率设定值进行了简要的理论计算。该设备将工装与加热系统进行整合,实现对分液器组件的自动化焊接。