下肢外骨骼機(jī)器人跟隨系統(tǒng)的研究的開題報(bào)告

下肢外骨骼機(jī)器人跟隨系統(tǒng)的研究的開題報(bào)告一、研究背景和意義下肢外骨骼機(jī)器人作為一種新型的康復(fù)輔助設(shè)備，可以改善患者行動(dòng)能力受限的問題，并有助于提高其生活質(zhì)量。然而，由于其涉及大量的機(jī)械和電子設(shè)備，操作復(fù)雜、匹配度較低，還存在行走不穩(wěn)定、姿態(tài)不準(zhǔn)確等問題。為此，研究跟隨系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確地感應(yīng)、判斷用戶運(yùn)動(dòng)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和應(yīng)用范圍，對(duì)于推廣下肢外骨骼機(jī)器人的應(yīng)用具有重要意義。二、研究目的和內(nèi)容本研究旨在開發(fā)一種下肢外骨骼機(jī)器人跟隨系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶姿態(tài)、速度和方向等運(yùn)動(dòng)信息的準(zhǔn)確感應(yīng)、判斷和響應(yīng)，從而改善機(jī)器人操作的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。具體研究?jī)?nèi)容包括：1.設(shè)計(jì)并制作跟隨系統(tǒng)硬件，包括傳感器、控制板和執(zhí)行器等組件；2.開發(fā)跟隨系統(tǒng)軟件，建立姿態(tài)感應(yīng)和反饋、運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算和控制等功能模塊；3.針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和匹配度不足等問題，研究并提出優(yōu)化措施，如改進(jìn)姿態(tài)感應(yīng)、增加反饋控制等；4.通過仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際測(cè)試，驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，評(píng)估其應(yīng)用價(jià)值和可行性。三、研究方法和技術(shù)路線本研究采用實(shí)驗(yàn)研究和仿真模擬相結(jié)合的方法，通過對(duì)已有下肢外骨骼機(jī)器人跟隨系統(tǒng)的研究，總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn)，提出并實(shí)現(xiàn)優(yōu)化措施。在硬件和軟件設(shè)計(jì)方面，采用傳感器融合、濾波算法、PID控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)感應(yīng)、參數(shù)計(jì)算和運(yùn)動(dòng)控制等功能。在測(cè)試方面，將系統(tǒng)在不同場(chǎng)景下進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，如平穩(wěn)路面、不同坡度、不同速度下的測(cè)試，評(píng)估其運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和控制精度。四、研究預(yù)期結(jié)果預(yù)計(jì)本研究將取得以下成果：1.設(shè)計(jì)制作出一種下肢外骨骼機(jī)器人跟隨系統(tǒng)，具備姿態(tài)感應(yīng)和反饋、運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算和控制等功能；2.突破系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和匹配度不足等問題，提出并實(shí)現(xiàn)優(yōu)化措施；3.通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，評(píng)估其應(yīng)用價(jià)值和可行性。五、研究進(jìn)度安排本研究計(jì)劃于2021年9月開始，預(yù)計(jì)在10個(gè)月內(nèi)完成。具體進(jìn)度安排如下：1.前期調(diào)研和文獻(xiàn)綜述：1個(gè)月；2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制作和測(cè)試：7個(gè)月；3.仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際測(cè)試：2個(gè)月。六、研究經(jīng)費(fèi)預(yù)算本研究所需經(jīng)費(fèi)約為50萬元，主要包括硬件器材費(fèi)用、人員工資和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備等費(fèi)用。其中硬件器材費(fèi)用約為25萬元、人員工資約為20萬元、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備等費(fèi)用約為5萬元。七、參考文獻(xiàn)1.李夢(mèng)迪,王乾園.下肢外骨骼機(jī)器人姿態(tài)控制中的PID反饋算法研究[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),2019,40(3):620-626.2.鄧發(fā)軍,南曦,付弼武.基于IMU的下肢外骨骼跟隨控制研究[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2017,25(2):262-265.3.HuaZ,TongKY,WeiXJ,etal.Aself-balancingcontrolalgorithmforalowerlimbexoskeletonbasedonpressuresensing[J].IEEETransactionsonN