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。為達到預防頸椎病的目的，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)學頸椎康復運動的最佳療法規(guī)劃顯示器自主運行的最佳運動路徑，從而達到積極引導頸椎病康復性治療的目的。
- 詳細介紹：
- 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上提出來的，并在設計時對主要問題進行重點解決。 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)學頸椎康復運動的最佳療法規(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)運動學分析建立其位置反解， 并運用MATLAB軟件進行軌跡規(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。同時通過多目標優(yōu)化設計確定移動顯示器支持系統(tǒng)的最優(yōu)尺寸，并進行運動仿真模擬。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關鍵和主要技術(shù)指標
- 目的： 電腦是頸椎病的一大誘因。為了使電腦工作者達到預防頸椎病的目的，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)學頸椎康復運動的最佳療法規(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)運動學分析建立其位置反解并進行軌跡規(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)及人體工程學的應用 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。以人體工程學研究中的人體動作域作為設計的參考標準。 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性治療。 技術(shù)關鍵： （1）提出了移動顯示器支持系統(tǒng)的運動學正反解，求取了其可達工作空間。 （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)設計了基于TB6560的步進電機驅(qū)動電路以及基于PDIUSBD12通信芯片的USB通信電路。 技術(shù)指標： 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234mm、84mm，上下移動距離可達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)。
科學性、先進性
- 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性治療。 3.結(jié)合人體工程學，規(guī)劃顯示器支持系統(tǒng)的最佳自主運動路徑，以達到最佳治療效果。 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,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 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，點擊 “開始”按鈕即可。如需暫停或改變運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)的非接觸式引導治療及頸椎病的預防，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)狀及其應用 1978年，澳大利亞機構(gòu)學教授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)已廣泛應用于各個領域。 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防及頸椎的康復鍛煉。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到頸椎病預防與頸椎康復鍛煉的目的。 借助于現(xiàn)在并聯(lián)機器人的發(fā)展狀況，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)型符合頸椎康復運動的自由度及符合人體工程學的新型并聯(lián)機械機構(gòu)。根據(jù)醫(yī)學頸椎康復運動最佳療法，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為優(yōu)化參數(shù)的設計理論，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)的廣泛應用及各方面的優(yōu)點，本系統(tǒng)將有廣闊的發(fā)展和應用前景。
