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主被动结合搬运助力外骨骼设计及控制策略研究
主被动结合搬运助力外骨骼设计及控制策略研究
摘要：外骨骼技术在助力搬运领域有着广阔的应用前景。本论文针对外骨骼技术的研究，提出了主被动结合搬运助力外骨骼设计及控制策略。首先介绍了搬运助力外骨骼的原理和应用场景。然后分析了目前外骨骼技术存在的问题，并提出了主被动结合的思路来解决这些问题。接着，详细描述了主被动结合的搬运助力外骨骼的设计方案，包括机械结构设计和传感器网络设计。最后，介绍了基于主被动结合的搬运助力外骨骼的控制策略，包括位姿控制和力矩控制。通过对这些控制策略的研究和实验验证，我们可以得出结论：主被动结合的搬运助力外骨骼设计及控制策略可以有效提高搬运助力的效果，降低运动负荷，提高工作效率。
关键词：外骨骼技术，搬运助力，主被动结合，设计方案，控制策略
1.引言
外骨骼技术是一种通过在人体外部附加机械结构来增强人体力量和功能的技术。在搬运助力领域，外骨骼技术可以帮助工人减轻肌肉负荷，提高工作效率。然而，目前的外骨骼技术存在一些问题，如刚性、重量大和能源消耗高等。本论文将研究主被动结合的搬运助力外骨骼设计及控制策略，以解决这些问题。
2.外骨骼技术的应用场景及原理
外骨骼技术在搬运助力领域有着广泛的应用。例如，在重工业生产中，外骨骼可以帮助工人搬运重物，减轻工人的负荷。外骨骼的工作原理是通过感知人体的动作意图，并给予相应的助力来实现搬运助力的目标。
3.外骨骼技术存在的问题
目前，外骨骼技术存在一些问题，制约了其在搬运助力领域的应用。首先，目前的外骨骼技术大多采用刚性结构，不适应人体的自然运动。其次，由于外骨骼本身较重，会给使用者造成额外负担。此外，外骨骼的能源消耗较高，限制了其在头程运输场景中的应用。
4.主被动结合的思路
为了解决上述问题，本论文提出了主被动结合的思路。主动部分是指外骨骼具备主动助力功能，可以根据人体的运动意图主动地给予助力；被动部分是指外骨骼具备被动支撑功能，可以跟随人体的动作进行协调。
5.主被动结合的搬运助力外骨骼设计方案
主被动结合的搬运助力外骨骼的设计需要考虑机械结构和传感器网络的设计。机械结构需要满足人体运动的需求，同时具备主动助力和被动支撑的功能。传感器网络需要能准确感知人体的运动意图，并给予相应的助力。
6.基于主被动结合的搬运助力外骨骼控制策略
基于主被动结合的搬运助力外骨骼的控制策略包括位姿控制和力矩控制。位姿控制可以根据用户的运动意图调整外骨骼的位置和角度。力矩控制可以根据用户的运动意图给予相应的力矩助力。
7.实验验证与结果分析
通过对基于主被动结合的搬运助力外骨骼的实验研究和结果分析，可以得出结论：主被动结合的搬运助力外骨骼设计及控制策略可以有效提高搬运助力的效果，降低运动负荷，提高工作效率。
8.结论
本论文研究了主被动结合的搬运助力外骨骼设计及控制策略，提出了解决目前外骨骼技术存在问题的思路，并详细描述了设计方案和控制策略。通过实验验证，证明了主被动结合的搬运助力外骨骼可以有效提高搬运助力效果，降低运动负荷，提高工作效率。未来的研究可以进一步完善并推广主被动结合的搬运助力外骨骼技术。
参考文献：
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