高精度四点支撑及姿态调整系统
航天器姿态控制系统设计及优化
航天器姿态控制系统设计及优化随着航天事业的快速发展，航天器的姿态控制系统在飞行中逐渐显露出重要性。
在宇宙环境中，航天器面对着复杂的光学影响、电磁干扰等问题，而姿态控制系统的稳定性和精度对航天器的稳定性、安全性和科研效果都有至关重要的影响。
本文将从航天器姿态控制系统的设计及优化方面，为大家介绍一些有关的知识。
一、航天器姿态控制系统的设计（一）姿态控制系统的基本组成航天器姿态控制系统由控制模型、控制算法、控制器以及执行机构等多个组成部分组成。
控制模型是姿态控制系统的核心，它主要描述了航天器在力学意义下的动态变化，并通过物理方程描述各个状态量之间的相互作用。
控制算法通过控制器将控制模型中的期望输入信号转换为控制信号，从而引导执行机构实现姿态控制。
（二）航天器姿态控制系统的控制方法航天器姿态控制系统的控制方法主要分为开环控制和闭环控制两种。
开环控制是指根据经验公式或者预先设定的控制量，直接输入给执行机构进行姿态控制的方式。
这种控制方式比较简单，但是极易受到外部扰动、系统误差等因素的影响，不太适用于高精度、稳定性要求较高的航天器姿态控制。
闭环控制则是通过反馈控制来实现对航天器姿态的精确控制。
在闭环控制中，分为位置反馈控制和速度反馈控制两种方法。
其中，位置反馈控制是指通过对系统输出位置进行反馈，来完成精确定位调节的过程；速度反馈控制则是通过对系统输出的速度进行反馈，对控制系统的稳定性和响应速度进行控制。
（三）姿态控制系统的性能指标航天器姿态控制系统的性能指标主要包括控制精度、响应速度、稳定性、鲁棒性等。
其中，控制精度指系统的输出与期望输出之间的误差大小，这直接影响到系统的精度和稳定性。
响应速度是指系统对输入信号的响应速度，这直接影响到姿态控制的实时性和精度。
稳定性则是指系统稳定的能力，这主要取决于系统对干扰和噪声的抗干扰能力。
鲁棒性是指系统的适应能力和可靠性，这关乎到控制系统的可靠性和性能。
二、姿态控制系统的优化（一）系统建模姿态控制系统的优化首先需要进行系统建模，通过对控制模型进行准确描述，输出系统的状态方程和控制方程。
四点 计算 空间 姿态
四点计算空间姿态
【引言】
随着科技的飞速发展，空间姿态计算在各领域发挥着越来越重要的作用。
精确的空间姿态计算，可以为航空航天、机器人、自动驾驶等众多领域提供关键数据支持。
本文将从基本概念、应用领域、我国进展以及发展趋势等方面，全面介绍空间姿态计算的相关内容。
【计算空间姿态的基本概念和方法】
1.空间姿态基本概念：空间姿态是指物体在三维空间中的位置和方向。
通常用旋转矩阵、欧拉角、四元数等表示。
2.空间姿态计算方法：主要包括经典欧拉变换、卡尔曼滤波、粒子滤波、优化算法等。
【空间姿态计算的应用领域】
1.航空航天：飞行器控制、卫星姿态调整、对接任务等。
2.机器人：机械臂控制、机器人导航、抓取任务等。
3.自动驾驶：车辆定位、航向角计算、车道保持等。
【我国在空间姿态计算方面的进展】
1.技术研发：我国已成功研发了一系列空间姿态计算相关技术，如捷联惯性导航、星载GPS/惯性导航等。
2.应用实践：我国在航天、机器人、自动驾驶等领域，空间姿态计算技术已取得显著成果。
【空间姿态计算的发展趋势及挑战】
1.发展趋势：高精度、实时性、集成化、智能化。
2.挑战：复杂环境下的数据处理与融合、算法高效性与可靠性、系统小型化与低功耗。
【结论】
空间姿态计算作为一门跨学科的综合性技术，在航空航天、机器人、自动驾驶等领域具有重要应用价值。
面对未来发展，空间姿态计算需要在精度、实时性、集成化和智能化等方面取得突破。
四点 计算 空间 姿态
四点计算空间姿态空间姿态是指物体在三维空间中的位置和方向。
它是机器人、飞行器、卫星等自动控制系统中的重要参数之一，对于控制和导航具有至关重要的作用。
本文将从四个方面介绍空间姿态的计算方法。
一、欧拉角法欧拉角法是最常用的空间姿态表示方法之一。
它将物体的姿态分解为绕三个坐标轴的旋转角度，分别为俯仰角、滚转角和偏航角。
通过测量物体相对于参考坐标系的三个角度，可以计算出物体的空间姿态。
二、四元数法四元数法是一种更为紧凑和高效的空间姿态表示方法。
它使用四元数来表示物体的旋转姿态，其中包含一个实部和三个虚部。
四元数法能够避免万向锁问题，并且具有较好的数学性质，被广泛应用于航空航天领域。
三、旋转矩阵法旋转矩阵法是一种将物体的姿态表示为一个3×3的旋转矩阵的方法。
旋转矩阵可以描述物体相对于参考坐标系的旋转变换，通过矩阵运算可以得到物体的空间姿态。
旋转矩阵法具有直观性和易于计算的优点，被广泛应用于图像处理和计算机图形学领域。
四、四维时空法四维时空法是一种基于时空变换的空间姿态计算方法。
它将物体的姿态表示为一个四维向量，其中包含三个空间坐标和一个时间坐标。
通过对物体的时空变换进行测量和计算，可以得到物体的空间姿态。
四维时空法适用于高速运动物体的姿态计算，具有较好的准确性和稳定性。
除了以上四种常用的空间姿态计算方法，还有一些其他的方法，如奇异值分解法、李代数法等。
这些方法各有特点，可以根据具体应用的需求选择合适的方法进行空间姿态的计算。
在实际应用中，空间姿态的计算是自动控制系统中的一个重要环节。
它可以用于导航、目标跟踪、图像处理等多个领域。
例如，在飞行器中，通过计算飞行器的空间姿态，可以实现飞行器的稳定控制和姿态调整；在机器人中，通过计算机器人的空间姿态，可以实现机器人的定位和路径规划。
空间姿态的计算是自动控制系统中的重要内容。
欧拉角法、四元数法、旋转矩阵法和四维时空法是常用的空间姿态计算方法，它们各有特点，在不同的应用场景中有着广泛的应用。
四轴飞行器控制系统设计及其姿态解算和控制算法研究
本次演示提出的基于嵌入式的四轴飞行器控制系统架构由以下几个部分组成： 飞行器主体、传感器模块、嵌入式控制器、无线通信模块以及电源模块。其中， 飞行器主体负责产生升力和重力；传感器模块包括加速度计、陀螺仪和气压计等， 用于实时监测飞行状态；嵌入式控制器作为核心控制单元，负责处理传感器数据 并生成控制指令；无线通信模块用于传输控制指令和飞行状态数据；电源模块为 整个系统提供能量。
3、设计高效的执行器，实现了电机转速的准确控制。
参考内容二
引言
四轴飞行器是一种具有广泛应用前景的无人机，其控制系统对于飞行器的稳 定性和精度具有至关重要的作用。随着科技的不断进步，嵌入式技术逐渐成为四 轴飞行器控制系统的重要发展方向。本次演示将围绕基于嵌入式的四轴飞行器控 制系统展开研究与设计进行详细阐述。
在设计四轴飞行器姿态控制系统时，我们需要明确设计理念。在本设计中， 我们的主要目标是通过优化控制算法和提高硬件性能，实现飞行器的高精度和稳 定控制。为了达到这个目标，我们将采用以下措施：
1、采用先进的控制算法，如PID控制器和卡尔曼滤波器等，以增加系统的稳 定性和精度；
2、选择高性能的传感器和微处理器，以提高传感器数据的准确性和处理速 度；
1、实现方法
在实现基于嵌入式的四轴飞行器控制系统过程中，我们首先完成了硬件设备 的选型和搭建，然后编写了控制算法和通信协议。在调试过程中，我们通过连接 PC与嵌入式控制器，利用上位机软件实时监测飞行状态和调整控制参数。
2、实验结果
通过多次实验，我们发现该控制系统能够实现稳定的飞行，并且具有较强的 抗干扰能力。在控制算法方面，PID控制算法表现出了良好的性能，能够快速跟 踪期望轨迹，减小误差。此外，我们还对该系统的通信协议进行了测试，结果表 明通信模块工作正常，数据传输稳定可靠。
《智能网联汽车技术概论》课件 - 第四章-高精度定位与导航系统
• 知识回顾：高精度地图的生产
No.10008
其他形式的高精度地图
• 知识回顾：高精度地图的数据展示
No.10008
0
2
• 高精度定位系统
No.10008
全球导航卫星系统
• 1.卫星导航定位系统种类
• 请说说什么是卫星导航定位系统？ • 请说说卫星导航定位系统全球有哪几
种？
• 实时定位与地图构建（SLAM）是一种在机器人领域广泛使用的地图构建与定位 技术。
• 可以使用激光、视觉、红外等传感器，在机器人移动过程中获取传感器检测的 环境特征，进一步识别行驶过程不同时刻环境特征中类似的部分，将检测到的 环境信息进行拼接，对行驶过的环境进行基于当前传感器信息的完整描述，即 高精度地图构建。
No.10008
高精度地图采集与生产
• 高精度地图生产过程
• 高精度地图与传统地图相 比，具有不同的采集原理 和数据存储结构。
• 传统地图依赖于拓扑结构 和传统的数据库，将各种 元素作为对象堆放在地图 上，将道路存储为路径。
• 高精度地图中，为了提高 存储效率和机器可读性， 地图在存储时分为矢量层 和对象层。
No.10008
高精度地图采集与生产
• （2）加工
• 加工的过程包括人工处理、深度 学习的感知算法（图像识别）等。 采集的设备越精密，采集的数据 越完整，就可以降低算法所需的 不确定性。收集到的数据越不完 整，就需要更多的算法来补偿数 据缺陷，也可能会产生更大的误 差。
• 采集的设备越精密，采集的数据 越完整，就可以降低算法的不确 定性；收集到的数据不完整，就 需要更复杂的算法来补偿数据缺 陷，且容易产生更大的误差。
• 对于自动驾驶系统，导航系统需要提供更高 精度的路径，引导车辆达到目的地，需要将 环境中尽可能丰富的信息提供给自动驾驶系 统。
CORS系统在工程测量中的运用及精度分析
CORS系统在工程测量中的运用及精度分析CORS（Continuously Operating Reference Station）系统是一种用于测量和监测空间位置的技术系统。
它由一组连续运行的参考站点组成，可以提供高精度的实时位置数据，并用于工程测量中的定位和姿态监测。
CORS系统的精度分析是评估其测量结果与真实坐标之间的偏差。
这可以通过对参考站点进行实地测量来实现。
通常会选择一些控制点，对其进行传统的测量方法，如全站仪或GPS观测，并将其坐标与CORS系统提供的测量结果进行比较。
1. 高精度定位：CORS系统可以提供高精度的实时位置数据，通过与测量仪器或传感器配合使用，可以实现对工程测量点的定位。
这对于需要高精度位置信息的测量任务特别有用，如道路建设、桥梁施工等。
2. 姿态监测：CORS系统可以实时监测物体的姿态变化，如倾斜、旋转等。
这对于工程结构的监测和评估非常重要，如高楼大厦、桥梁、风电场等。
通过CORS系统提供的姿态数据，可以及时发现结构变形或异常，从而采取适当的措施。
CORS系统的精度分析是评估其测量结果的可靠性和准确性的过程。
通过与实地测量结果的比较，可以评估CORS系统的精度，并进行误差分析。
精度分析包括以下步骤：1. 实地观测：选择一些控制点，进行实地测量，包括全站仪或GPS观测。
这些控制点的坐标被认为是真实的坐标。
2. CORS测量：使用CORS系统进行相同的测量任务，并记录CORS测量结果。
3. 数据比较：将实地测量结果和CORS测量结果进行比较，计算其之间的偏差。
可以使用统计学方法，如平均值、标准差、残差分析等。
4. 误差分析：在进行数据比较的基础上，进行误差分析，找出造成测量误差的原因，如观测方法、仪器误差等。
跳跃机器人的知识点总结
跳跃机器人的知识点总结一、跳跃机器人的定义跳跃机器人是一种能够进行跳跃动作的机器人，它能够通过自身的动力系统和传感器来实现在空中做出姿势调整、落地稳定等动作。
跳跃机器人通常使用内置的控制系统来实现自身姿态稳定控制，通过动力驱动和传感器反馈来实现跳跃动作的计算和执行。
二、跳跃机器人的结构和原理1. 结构：跳跃机器人通常由机械结构、动力系统、传感系统和控制系统组成。
机械结构包括骨架、关节和连接件，用于支撑和连接机器人的各个部件；动力系统包括电机、液压马达、气动马达等用于提供机器人跳跃所需的动力；传感系统包括陀螺仪、加速度计、力传感器等用于感知机器人的姿态和环境；控制系统包括微控制器、运动控制器等用于控制机器人的动作和姿态。
2. 原理：跳跃机器人的跳跃原理主要包括动力产生、动作控制和动态稳定三个方面。
动力产生通过动力系统来提供足够的能量，使机器人产生足够的推力来完成跳跃动作；动作控制通过传感系统和控制系统来感知和调整机器人的姿态和动作，使机器人在空中能够稳定地调整姿态；动态稳定通过控制系统来实现机器人在落地时的稳定性，避免由于落地造成的姿态失稳。
三、跳跃机器人的关键技术1. 动力系统技术：包括电机、液压系统、气压系统等用于提供足够的动力来驱动机器人跳跃的技术，需要满足高效、轻量、高功率等要求。
2. 传感系统技术：包括陀螺仪、加速度计、力传感器等用于感知机器人姿态和环境的技术，需要满足高精度、低功耗、抗干扰等要求。
3. 控制系统技术：包括微控制器、运动控制器等用于控制机器人动作和姿态的技术，需要满足高速、高精度、实时性等要求。
4. 机械结构技术：包括骨架、关节、连接件等机械结构的设计和制造技术，需要满足轻量、坚固、抗应力等要求。
四、跳跃机器人的应用领域1. 军事领域：跳跃机器人可以用于战场侦察、救援行动等，通过其跳跃能力可以通过复杂的地形快速移动，执行各种任务。
2. 民用领域：跳跃机器人可以用于救援、勘察、娱乐等领域，例如在地震、泥石流等自然灾害中可以用于搜救被困者。
高精度四点支撑及姿态调整完整系统
医用高精度四点支撑及姿态调整系统技术方案目录1 概述。
12 方案说明。
13 技术方案。
23.1 设计总则。
23.1.1 设计标准和规范。
.23.1.2 设计原则。
2 3.2 系统构架及工作过程。
53.2.1 工作过程。
5 3.3 方案设计。
73.3.1 支撑腿设计。
73.3.2 水平传感器设计。
83.3.3 控制系统设计。
93.3.4 软件设计。
93.3.5 系统性能。
134 名词解释。
135 附图。
1、概述在医疗技术蓬勃发展的今天，移动式医疗设备（诸如移动手术床、移动检测设备、移动手术设备等等）已广为使用，这类设备中一大部分需要有稳定的操作平台，一直以来这些平台需要自动三点刚性支撑或四点手动刚性支撑。
但三点自动刚性支撑抗倾覆力矩比较小，支撑稳固性较差；四点手动支撑系统支撑费时费力，且支撑效果不好，往往有一点是虚腿（支撑腿未着地，不能起到支撑作用），不能很好起到支撑作用。
医用高精度四点支撑及姿态调整系统是北京莱孟德自动控制技术有限公司2010年6月应客户需求为骨科导航定位系统（注：该系统是国家863计划项目的成果转化）设计开发的支撑产品，于2011年初投入临床使用，并取得良好的使用效果；已经成为骨科导航定位系统的标配产品。
目前，我公司已与多家移动式医疗设备厂家取得了广泛联系，一些已经有初步合作意向。
医用高精度四点支撑及姿态调整系统是一套非常可靠的平稳四点支撑系统。
该系统的最大优点是在四点同时以一定姿态稳定支撑，抗倾覆力矩大，支撑简便迅速，支撑可靠度高，因此，医用高精度四点支撑及姿态调整系统是未来移动式医用平台平衡支撑的发展趋势。
2、方案说明该系统包括：支撑腿四条、倾角传感器一只、控制箱一匹等。
我公司在设计本系统方案时，充分考虑了医用手术平台的使用环境和使用特点，并结合多年来我公司数百套车载平衡支撑系统的设计生产经验和教训，使该系统具备如下特点：医用手术平台高精度平衡支撑系统的特点有：完全自主知识产权，支撑腿、水平传感器、控制系统全部为我公司独立开发生产，产品具有良好的扩展性和可延续性；稳定可靠，依靠支撑的二次检测和支撑补偿，可确保支撑的稳定性和牢固性；支持水平支撑和固定支撑，支持倾角姿态的调整和支撑；支持系统集中控制；良好的硬件软件兼容性；可靠实现所需的支撑高度：程序可输入支撑高度参数，并依据对齿轮齿的脉冲计数可靠实现所需支撑。
航天器姿态测量与控制系统设计与优化
航天器姿态测量与控制系统设计与优化航天器姿态测量与控制系统是遥感、通信、导航和科学任务的关键部分。
它的设计和优化是实现航天器稳定运行和精确控制的重要一环。
本文将探讨航天器姿态测量与控制系统的设计原则、关键技术以及优化方法。
1. 系统设计原则航天器姿态测量与控制系统的设计应遵循以下原则：1.1 系统可靠性：航天器在极端环境中工作，系统必须具备高可靠性以确保任务的成功完成。
1.2 系统准确性：姿态测量与控制系统需要在有限的误差范围内实现高精度的测量和控制，并对姿态偏差进行实时修正。
1.3 系统健壮性：航天器面临着各种外界扰动和不确定性因素，系统必须能够抵抗外界干扰并保持稳定。
1.4 系统灵活性：航天器任务可能需要不同的工作模式和任务需求变化，系统设计应具备灵活性以适应不同的应用场景。
2. 关键技术2.1 姿态测量技术：姿态测量是航天器姿态控制的基础，常用的姿态测量技术包括星敏感器、陀螺仪、加速度计和磁强计等。
2.2 姿态控制技术：姿态控制技术主要包括三轴稳定、姿态调整和姿态保持。
常用的姿态控制技术包括反作用轮、推力器、磁力矩器和控制算法等。
2.3 传感器融合技术：为了提高姿态估计的准确性和鲁棒性，航天器姿态测量与控制系统通常采用多种传感器进行信息融合，并利用滤波算法对多源数据进行融合和滤波处理。
2.4 控制算法优化技术：控制算法的优化对于提高姿态控制系统的性能至关重要。
常用的优化方法包括PID控制器的参数优化、模型预测控制和自适应控制等。
3. 系统优化方法3.1 性能指标定义：根据不同的航天器任务需求和姿态控制要求，明确性能指标的定义，如稳定性、精度、响应时间等。
3.2 参数调整和优化：根据航天器的实际特性和性能指标要求，通过参数调整和优化控制算法，使系统达到最佳姿态控制效果。
3.3 故障检测和容错措施：为了提高航天器系统的可靠性和鲁棒性，需要设计和添加故障检测与容错措施，实现对故障的自动诊断和修复。
舞蹈姿态识别与分析系统设计及实现
舞蹈姿态识别与分析系统设计及实现舞蹈是一门美妙的艺术形式，它融合了音乐、身体和情感，表现出了人类的喜怒哀乐。
在舞蹈表演中，姿态的准确度和优美度是至关重要的，因为它们直接反映了舞者的技艺水平和舞蹈品味。
为了进一步提高舞者的技术水平，现代科技的应用提供了大量的机会和方式。
本文将重点介绍一种舞蹈姿态识别与分析系统的设计及实现。
一、研究背景在传统的舞蹈教学和表演过程中，舞者往往需要借助于教练或其他人的意见来提高自己的姿态和动作，这种方式存在着很多不足之处。
一方面，教练或其他人不可能时刻陪伴在舞者身旁，帮助其完美执行舞步和姿态。
另一方面，由于人类观察能力的局限性，即使是经验丰富的专业人士也难以分辨某些微小的错误或优化空间。
因此，采用计算机视觉的方法来实现舞蹈姿态识别和分析，变得越来越受到人们的关注。
二、系统设计基于上述背景及需求，我们设计了一种舞蹈姿态识别与分析系统，它由三部分组成：数据采集、预处理和模型训练。
其中，数据采集模块用于收集舞者的姿态数据，包括身体部位的关键点坐标和运动轨迹等信息；预处理模块用于对采集到的数据进行清洗和标注，以消除噪音和生成标准化的数据格式；模型训练模块则是核心部分，它基于深度学习的模型，对标注好的数据进行训练和调整，最终实现姿态的自动识别和分析。
三、系统实现在具体实现过程中，我们采用了目前比较流行的姿态估计方法——OpenPose。
该方法能够在2D图像或视频流中，对人类身体各个关键部位进行检测和定位，提取出关键点坐标，因此非常适用于舞蹈姿态识别等领域。
我们将OpenPose与卷积神经网络（CNN）进行结合，以便更准确地识别出舞者的姿态，并根据不同的舞蹈类型进行分析。
实验结果表明，我们的系统能够在高精度和高效率的同时，满足不同用户的需求。
四、应用前景舞蹈姿态识别与分析系统的研究和应用，具有广泛的前景和应用价值。
通过利用计算机视觉和深度学习的方法，可以更准确地指导舞者的技术训练、提高舞蹈表演的质量和水平。
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医用高精度四点支撑及姿态调整系统技术方案目录1 概述。
12 方案说明。
13 技术方案。
23.1 设计总则。
23.1.1 设计标准和规范。
.23.1.2 设计原则。
23.2 系统构架及工作过程。
53.2.1 工作过程。
53.3 方案设计。
73.3.1 支撑腿设计。
73.3.2 水平传感器设计。
83.3.3 控制系统设计。
93.3.4 软件设计。
93.3.5 系统性能。
134 名词解释。
135 附图。
21、概述在医疗技术蓬勃发展的今天，移动式医疗设备（诸如移动手术床、移动检测设备、移动手术设备等等）已广为使用，这类设备中一大部分需要有稳定的操作平台，一直以来这些平台需要自动三点刚性支撑或四点手动刚性支撑。
但三点自动刚性支撑抗倾覆力矩比较小，支撑稳固性较差；四点手动支撑系统支撑费时费力，且支撑效果不好，往往有一点是虚腿（支撑腿未着地，不能起到支撑作用），不能很好起到支撑作用。
医用高精度四点支撑及姿态调整系统是北京莱孟德自动控制技术有限公司2010年6月应客户需求为骨科导航定位系统（注：该系统是国家863计划项目的成果转化）设计开发的支撑产品，于2011年初投入临床使用，并取得良好的使用效果；已经成为骨科导航定位系统的标配产品。
目前，我公司已与多家移动式医疗设备厂家取得了广泛联系，一些已经有初步合作意向。
医用高精度四点支撑及姿态调整系统是一套非常可靠的平稳四点支撑系统。
该系统的最大优点是在四点同时以一定姿态稳定支撑，抗倾覆力矩大，支撑简便迅速，支撑可靠度高，因此，医用高精度四点支撑及姿态调整系统是未来移动式医用平台平衡支撑的发展趋势。
2、方案说明该系统包括：支撑腿四条、倾角传感器一只、控制箱一匹等。
我公司在设计本系统方案时，充分考虑了医用手术平台的使用环境和使用特点，并结合多年来我公司数百套车载平衡支撑系统的设计生产经验和教训，使该系统具备如下特点：医用手术平台高精度平衡支撑系统的特点有：完全自主知识产权，支撑腿、水平传感器、控制系统全部为我公司独立开发生产，产品具有良好的扩展性和可延续性；稳定可靠，依靠支撑的二次检测和支撑补偿，可确保支撑的稳定性和牢固性；支持水平支撑和固定支撑，支持倾角姿态的调整和支撑；支持系统集中控制；良好的硬件软件兼容性；可靠实现所需的支撑高度：程序可输入支撑高度参数，并依据对齿轮齿的脉冲计数可靠实现所需支撑。
3、技术方案3.1 设计总则3.1.1 设计遵循标准和规范包装储运图示标志GB191-2000测量、控制和试验室用电气设备的安全要求，通用要求GB4793.1-1995IEC1010-1：1990GB9706.1医用电气设备安全通用要求GB9706.1医用电气设备第一部分：安全通用要求GB9706.1-1995工业产品使用说明书总则GB10152-1997医用电气设备环境要求及试验方法GB/T14710-93医疗器械生物学评价GB/T16886.16-2003编写和使用医用电气设备教材的导则GB/Z17994-1999管理、医疗、护理人员安全使用医用电气设备导则GB/Z17995-1999 骨接合植入物金属接骨板YY0017-2002骨接合植入物金属接骨螺钉YY0018-2002外科器械金属材料YY/T0294.1-2005电动手术台YY91106-19993.1.2 设计原则✧先进性：本系统方案的先进性主要体现在以下几方面：国内无同类性产品4先进的设计理念：由于电机提供的扭力和电机电流关系受外界条件影响比较大(如温度)，且电机电流只能大概反映电机扭矩的大小，所以在最后补偿阶段可能会出现两种情况：A 调整支腿的电机在特定电流下提供的推力较大，造成其他支撑腿的虚腿；B 调整支腿特定电流下，由于受外界干扰和自身阻力的不恒定，该支撑腿未触地就停车，造成该腿任然是虚腿的问题。
该设计创新采用PW M 欠压供电，提高电机的电流/扭矩的比例参数（见图），实现了大电流提供低力矩的性能，在实际应用中达到了良好的使用效果。
✧可靠性、稳定性高可靠性具体体现在：整个系统采用的技术和器件都是有多年的成功应用经验；软件高可靠性设计，采用成熟技术和冗余设计✧可维护性可维护性表现在：故障点易于发现故障点易于排除日常管理操作简便✧操作简易性操作简易性表现在：面板操作和集中控制水平支撑（把平台支撑调整到水平状态）、固定支撑（按支撑前的状态支撑并调整角度）、和支撑收起等3种功能，每个功能只需一个按键及可完成全部操作✧可扩展性可扩展性表现在所有知识产权全部自主，可依据不同需求做相应调整63.2 系统构架及工作过程 系统构架图如下3.2.1 工作过程：水平支撑：四条腿接近开关B （见附图）均为开启（接近状态），电机正转（顺时针方向）进入触地过程，支撑腿伸长，接近开关A 开始计齿轮齿转动的脉冲数，并计算总伸长长度防止超行程，同时单片机检测每个电机的电流值，支撑腿触地电机电流变大，电机停车，四个电机完成停车后，电机再次启动进入抬升过程，共同抬升工作平台到一定高度（通过计算齿轮齿对接近开关A 的脉冲信号），电机停车进入调平过程；控制箱和水平传感器通信，根据水平传感器二维倾角信号调整相应的腿的长度以达到要求的水平度并计算出虚腿（未提供支撑力）位置，为该腿PWM 欠压供电并检测电流值达到一定后停车；再次执行该过程直到水平度满足需求，完成全部到 上 位 机水平传感器控制箱支撑腿四个过程。
固定支撑：收起过程：装机图：8支撑状态图：3.3 方案设计3.3.1 支撑腿的设计如下图：1 齿轮A2 接近开关A3 丝母4 丝杠5 外套筒6 接近开关B7 支撑腿8 齿轮箱9 电机工作时，电机通过齿轮付带动丝杠做转动，从而带动支撑腿做伸、缩运动，其中接近开关B检测支撑腿的位置是否为初始位置，接近开关A检测齿轮旋转的齿数，与接近开关B配合计算支撑腿的伸长量3.3.2 水平传感器的设计水平传感器采用两块单轴微硅加速度表，分别检测相互垂直的两个轴向的加速度值，根据测的的值和理论加速度对比计算出每个轴相对水平面的倾角，两轴的矢量和的方向及水平传感器安装平面的倾角切线方向。
我们选SCA60C作为倾角敏感器件，该器件具有工作温度范围宽，测量范围宽，性能稳定等特点，在常温下测量精度可达0.2°。
同时水平传感器4路高低电平输出到控制箱，为控制箱提供控制信号。
103.3.3 控制系统的设计控制系统须有一下功能：A 电机正反转：可分别控制四路中任一路电机的正反转B 电流检测功能：可分别检测四路电机的即时电流值并可和预设值做对比C 可分别对四路电机的任一路做PWM 输出，以控制电机的速度和大电流小力矩的电机特性D 具备倾角传感器信号接口E 具备上位机控制接口由于系统的控制点和监测点比较多，为节约单片机资源我们采用CD4067BMS 作为模拟量切换开关，CD4067BMS 是16路双向模拟量切换开关，该芯片可作为按键、指示灯、电流检测、水平传感器接口使用，采用扫描方式检测输入单片机的模拟量和对应的开关为实现所需功能，。
本系统采用MS51系列单片机作为硬件电路，具有成本低廉，性能稳定易于采购等特点。
具体电路件附件。
系统的位置定义（俯视）其中传感器前为水平3.3.4软件设计：软件特点：采用C语言为设计语言，具备易读模块化结构：方便扩展易于修改软件结构：包括：水平传感器输出程序行程判断模块电流检测模块着地检测模块抬升模块PWM控制模块虚腿检测模块及地补偿模块收起模块等◆水平传感器输出程序：对水平传感器倾角进行采样，并按工作模式以四路开关量为控制系统提供动作指令，控制四条支撑腿的动作。
◆行程判断程序：检测接近开关的脉冲信号，计算相应的伸长长度。
该行程通常有两种，一种是总行程，一种是抬升行程。
总行程是从开始支撑动作起到虚腿补偿结束的整个过程中，脉冲数须小于设定值，以保证实际伸长量小于极限伸长量，防止撞车事故。
抬升行程是从支撑腿触地到姿态调整前的行程。
◆电流检测模块：检测分流器两端的电压，计算电机即时电流值。
该模块有两种用途。
一、检测电机电流不能超过电机的额定电流值，保护电机不过热；二、通过检测电机电流，初略计算电机提供的扭力，在并与设定的电流值进行比较，为支撑腿触地提供依据。
◆着地检测模块：通过检测电机的电流，判断支撑腿的伸长是否触地。
◆抬升模块：支撑腿着地后，四条支撑腿需要把平台抬升一定高度，抬升模块以检测接近开关的脉冲数量，并折算为支撑腿的行程，实现所需的抬升量◆PWM控制模块:PWM控制模块是该系统的关键点。
由于电机在不同的环境条件下，相同的电流输出力矩差别别比较大，为避免支不到位或支撑力过大引起其他支撑腿的虚腿现象，我们通过为电机提供低压工作的环境，实现电机大电流低力矩的特性，实现了空载情况下电流增加值比较小，有一定负载情况下，电流变化比较大的性能，很好地解决了支撑不到位或造成其他支腿虚腿的状况。
◆虚腿检测模块：判断四条支撑腿中虚腿的位置，经过长期的试验我们发现四条支撑腿同时运动时，最先停止运动的那条支撑腿在支撑动作结束后为虚腿，所以检测虚腿的位置即检测最先停止运动的支撑腿。
◆及地补偿模块补偿虚腿至受力，并承担一定的支撑力，同时实现四条支撑腿均无虚腿现象◆收起模块：支撑腿收起，平台处于可移动状态软件结构示意图如下否动作结束3.3.5 系统性能：精确实现所需的支撑高度，该支撑系统可按用户需求实现支撑高度，高度精度不大于0.5mm；支持平台的水平支撑，在四条支撑腿稳定支撑的条件下保证平台在高水平精度内工作，水平精度小于0.1°。
支持平台的固定支撑在四条支撑腿稳定支撑的条件下保证平台保持支撑前的水平度，角度误差小于0.1°。
4、名词解释⏹水平支撑：指支撑系统将被支撑台体的特定工作面支撑、调整到水平状态，并实现稳定支撑。
⏹固定支撑：指支撑系统将被支撑台体的特定工作面支撑、调整到支撑前的姿态，即台面的二维倾角支撑前后不变，并实现稳定支撑。
⏹PWM供电：脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。