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基本信息
- 項目名稱：
- 移動顯示器支持系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 電腦不僅是一個高效的工具，同時也是頸椎病的一大誘因。目前顯示器支架均具有承載力小，安裝不方便，限于手動調(diào)節(jié)，成本高等缺點。為達(dá)到預(yù)防頸椎病的目的，并且避免現(xiàn)有產(chǎn)品存在的缺點，我們提出了移動顯示器支持系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用并聯(lián)機構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，承載能力大，成本低等優(yōu)點，并且根據(jù)醫(yī)學(xué)頸椎康復(fù)運動的最佳療法規(guī)劃顯示器自主運行的最佳運動路徑，從而達(dá)到積極引導(dǎo)頸椎病康復(fù)性治療的目的。
- 詳細(xì)介紹：
- 1.移動顯示器支持系統(tǒng)是在分析原有產(chǎn)品存在的主要問題的基礎(chǔ)上提出來的，并在設(shè)計時對主要問題進(jìn)行重點解決。 2.由于并聯(lián)機構(gòu)具有剛度大、精度高、承載能力強等優(yōu)點，本系統(tǒng)采用并聯(lián)機構(gòu)作為移動顯示器支持系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)。并根據(jù)醫(yī)學(xué)頸椎康復(fù)運動的最佳療法規(guī)劃移動顯示器支持系統(tǒng)的最佳自主運動路徑，研制移動顯示器支持系統(tǒng)的主機及運行控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)顯示器自主慢速運行。 本系統(tǒng)利用VC++搭建控制界面，通過不同圖形選項指定承載平臺的運動軌跡，經(jīng)過實時運動反解確定機構(gòu)對應(yīng)輸入量后將數(shù)據(jù)通過USB傳輸?shù)较挛粰C單片機，單片機處理數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為控制信號控制步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)移動顯示器支持系統(tǒng)攜帶顯示器運動。 通過機構(gòu)運動學(xué)分析建立其位置反解， 并運用MATLAB軟件進(jìn)行軌跡規(guī)劃并仿真，以驗證移動顯示器支持系統(tǒng)的運動特性及反解的正確性。同時通過多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計確定移動顯示器支持系統(tǒng)的最優(yōu)尺寸，并進(jìn)行運動仿真模擬。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的： 電腦是頸椎病的一大誘因。為了使電腦工作者達(dá)到預(yù)防頸椎病的目的，我們提出了移動顯示器支持系統(tǒng)。 基本思路： 1.由于并聯(lián)機構(gòu)具有剛度大、精度高、承載能力強等優(yōu)點，本系統(tǒng)采用并聯(lián)機構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)。并根據(jù)醫(yī)學(xué)頸椎康復(fù)運動的最佳療法規(guī)劃系統(tǒng)的最佳自主運動路徑，研制系統(tǒng)主機及控制系統(tǒng)。通過機構(gòu)運動學(xué)分析建立其位置反解并進(jìn)行軌跡規(guī)劃并仿真，以驗證本系統(tǒng)的運動特性及反解的正確性。創(chuàng)新點： 1、并聯(lián)機構(gòu)及人體工程學(xué)的應(yīng)用 本系統(tǒng)采用基于運動基的并聯(lián)機構(gòu)構(gòu)型理論構(gòu)型了并聯(lián)機構(gòu)作為本系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)，避免了串聯(lián)結(jié)構(gòu)承載力低，易于變形的缺點。以人體工程學(xué)研究中的人體動作域作為設(shè)計的參考標(biāo)準(zhǔn)。 2、智能控制 本系統(tǒng)利用VC++搭建控制界面，通過不同圖形選項指定承載平臺的運動軌跡。使用者只需通過設(shè)定運動軌跡便可使本系統(tǒng)帶動顯示器自主慢速運行，真正實現(xiàn)了支持系統(tǒng)對頸椎病患者的引導(dǎo)性治療。 技術(shù)關(guān)鍵： （1）提出了移動顯示器支持系統(tǒng)的運動學(xué)正反解，求取了其可達(dá)工作空間。 （2）利用VC++搭建系統(tǒng)控制界面，通過選擇不同圖形選項指定承載平臺運動軌跡。 （3）本系統(tǒng)設(shè)計了基于TB6560的步進(jìn)電機驅(qū)動電路以及基于PDIUSBD12通信芯片的USB通信電路。 技術(shù)指標(biāo)： 1.本系統(tǒng)動平臺處于最高位置和最低位置時左右移動距離分別可達(dá)234mm、84mm，上下移動距離可達(dá)100mm。 2.本系統(tǒng)工作時運動自由度數(shù)為2。 3.本系統(tǒng)工作時行程、速度可調(diào)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1.整體采用二自由度并聯(lián)機構(gòu)，上下平臺通過兩平行四邊形機構(gòu)相連，避免了串聯(lián)結(jié)構(gòu)承載力低，易于變形的缺點。 2. 通過上位機設(shè)定運動軌跡使系統(tǒng)帶動顯示器自主慢速運行，真正實現(xiàn)了顯示器支持系統(tǒng)對頸椎病患者的引導(dǎo)性治療。 3.結(jié)合人體工程學(xué)，規(guī)劃顯示器支持系統(tǒng)的最佳自主運動路徑，以達(dá)到最佳治療效果。 4.計算機界面化控制，使控制更加快捷方便，更具有人性化。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 不限
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明： 將顯示器固定在上平臺上，將系統(tǒng)與電腦連接，打開控制程序，在控制窗口內(nèi)設(shè)定系統(tǒng)的速度、運動軌跡等參數(shù)。然后打開支持系統(tǒng)的電源開關(guān)，點擊 “開始”按鈕即可。如需暫?；蚋淖冞\動軌跡可在控制窗口中更改。 作品特點及優(yōu)勢： 1.本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制。利用VC++構(gòu)建界面，用戶只需在窗口中設(shè)置各種參數(shù)，即可確定系統(tǒng)的運動軌跡及速度，讓顯示器按用戶的意愿運動。 2. 本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。整體機構(gòu)采用二自由度并聯(lián)機構(gòu)，上下平臺通過兩平行四邊形機構(gòu)連接。由于兩平行四邊形機構(gòu)的存在，上平臺會始終保持水平。 3、本系統(tǒng)造型美觀、使用方便，并通過系統(tǒng)的非接觸式引導(dǎo)治療及頸椎病的預(yù)防，可大大降低長期使用電腦的工作人員頸椎疾病的發(fā)病率。 4.本系統(tǒng)制造成本低，結(jié)構(gòu)簡單。 應(yīng)用前景： 本系統(tǒng)對緩解和消除頸椎病具有重要理論意義和應(yīng)用前景。該系統(tǒng)操作方便，成本低廉，利于市場化。本系統(tǒng)適用于長期使用電腦的辦公人員，并可推廣到自主移動式電視支持系統(tǒng)等，具有廣闊的市場價值和應(yīng)用前景。
同類課題研究水平概述
- 1.并聯(lián)機器人的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用 1978年，澳大利亞機構(gòu)學(xué)教授Hunt首次提出把六自由度并聯(lián)機構(gòu)作為機器人操作器，由此拉開了并聯(lián)機器人研究的序幕。80年代末90年代初，并聯(lián)機器人引起了廣泛關(guān)注，成為國際研究的熱點，各國的研究機構(gòu)及企業(yè)先后展開了并聯(lián)機器人的研究。 并聯(lián)機器人是一種新型多自由度空間機器人，其具有剛度大、精度高、承載能力強、反解模型簡單、適于實時控制等諸多優(yōu)點，由于這些特殊的優(yōu)越性，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。 2、顯示器支持系統(tǒng)的現(xiàn)狀 在現(xiàn)今高速發(fā)展的電子信息時代，電腦不僅是一個高效的工具，同時也是頸椎病的一大誘因。 目前市面上已經(jīng)推出多種用于頸椎病康復(fù)鍛煉的液晶顯示器支架，其主要用于調(diào)節(jié)顯示器擺放姿態(tài)。但是這些支架均具有承載力小，安裝不方便，只限于手動調(diào)節(jié)，成本高等缺點，不適于推廣和頸椎病的預(yù)防及頸椎的康復(fù)鍛煉。因此，我們著手研制一種移動顯示器支持系統(tǒng)。本系統(tǒng)的研制將使電腦工作者在工作的同時達(dá)到頸椎病預(yù)防與頸椎康復(fù)鍛煉的目的。 借助于現(xiàn)在并聯(lián)機器人的發(fā)展?fàn)顩r，本系統(tǒng)采用并聯(lián)機構(gòu)作為移動顯示器支持系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)，通過基于運動基的并聯(lián)機構(gòu)構(gòu)型理論構(gòu)型符合頸椎康復(fù)運動的自由度及符合人體工程學(xué)的新型并聯(lián)機械機構(gòu)。根據(jù)醫(yī)學(xué)頸椎康復(fù)運動最佳療法，規(guī)劃支持系統(tǒng)最佳自主運動路徑，通過建立適于支持系統(tǒng)的最大運動范圍、最小體積、最大承載力等多目標(biāo)為優(yōu)化參數(shù)的設(shè)計理論，研制出移動顯示器支持系統(tǒng)主機及支持系統(tǒng)運行的控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)支持系統(tǒng)帶動顯示器自主慢速運動，使使用者在工作過程中頸部跟隨顯示器不自覺轉(zhuǎn)動，避免了在電腦前長期保持單一姿勢而導(dǎo)致的頸椎和背部僵硬、酸脹等頸椎疾病。使工作者在工作的同時達(dá)到鍛煉的目的。移動顯示器支持系統(tǒng)適用于長期使用電腦的辦公人員，并可推廣到智能電視支持系統(tǒng)、辦公桌支持系統(tǒng)。 3、屏幕支持系統(tǒng)的未來 目前國內(nèi)外在移動顯示器支持系統(tǒng)方面的研究尚停留在僅用于調(diào)節(jié)顯示器擺放姿態(tài)的顯示器支架階段，但是這些支架承載力小，安裝不方便，只限于手動調(diào)節(jié)，成本高。不適于廣泛推廣。借助于目前并聯(lián)機器人技術(shù)的廣泛應(yīng)用及各方面的優(yōu)點，本系統(tǒng)將有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。
