基于机器人技术的飞行员服装功耗测试系统

摘要

飞行员服装是确保飞行员能够顺利完成任务以及人身安全的重要保障。在保证基本性能的前提下，对飞行员服装进行客观的评价，是业内学者们研究的热点问题。本文对飞行员服装的耗能数值及服装的完好程度的评价系统展开了研究。
　　本文提出了飞行员服装功耗测量方法和服装完好程度评价模型。其测量方法主要是通过计算系统空载时和系统穿着测试服装时的耗能的差值来表征测试服装耗能值的大小。通过高速摄像机拍摄下人体行走的整个过程，采用OpenCV和图像处理软件对其进行处理，获得人行走时上下肢摆动的范围及模态。使用Solidworks软件进行三维建模，并用Adams对上下肢运动结构进行仿真，在此基础上验证出模型符合人体运动时上下肢摆动范围。
　　设计了以STM32和上位机为核心的数据采集系统。介绍了该系统的硬件和软件的设计，并通过大量的实验采集系统的关键数据，利用数据计算出服装的耗能值，并设定其对应的服装完好程度。基于神经网络算法，利用实验采集到的数据和对应服装的耗能值，建立了测试系统的神经网络模型，完成对服装完好程度进行预测的目的。经实验验证，该模型在预测时的误差在5％左右，达到了等级预测的要求。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题的背景及意义

1．2 机器人技术及服装耗能研究概述

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 课题研究的意义与主要内容

第二章 人体典型运动模式的研究

2．1 图片的获取

2．2 Open CV技术

2．2．1 Open CV简介

2．2．2 Open CV优势

2．2．3 适用于Open CV的研究领域

2．2．4 基于Open CV的图像分割技术

2．3 运用Open CV进行图像分割

2．4 摆动范围的标定

2．5 本章小结

第三章 机械结构设计及仿真

3．1 直流电机和电源的选型

3．1．1 直流电机的工作特性

3．1．2 直流电机的参数

3．1．3 24v电源参数

3．2 机器人整体设计

3．3 机器人各部位设计

3．3．1 下肢结构设计

3．3．2 躯干结构设计

3．3．3 上肢结构设计

3．3．4 头部结构设计

3．4 动力学仿真分析

3．4．1 Adams功能介绍

3．4．2 主要模块

3．4．4 Solidworks环境下的实体模型

3．4．3 Adams环境下机器人动力学分析

3．5 本章小结

第四章 电气系统的设计

4．1 测量电路的设计

4．2 电机调速电路

4．2．1 直流电机PWM控制原理

4．2．2 直流电机调速电路设计

4．2．3 PWM调速控制优点

4．3 基于STM32的数据采集系统设计

4．3．1 系统的整体方案设计

4．3．2 系统硬件设计

4．3．3 系统软件设计

4．4 本章小结

第五章 基于神经网络服装评价模型的建立

5．1 神经网络简介

5．2 BP神经网络模型的建立

5．2．1 输入层输出层设计

5．2．2 隐含层的设计

5．2．3 模糊聚类分析法

5．2．4 BP神经网络算法的流程

5．3 服装耗能实验

5．3．1 实验用服装准备

5．3．2 实验与数据采集

5．4 实验结果分析

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文主要取得的研究成果

6．2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢