文档介绍：毕业设计(论文)开题报告
题目名称人体智能气囊保护及呼救系统——控制系统设计
学生姓名
王振亚
专业
机械工程自动化
班级
2009级3班
选题的目的意义
项目概况和目的
人体智能气囊保护系统是以单片机C51控制系统为基础,基于MEMS传感器和模块化控制的防护系统,能够根据实时情况进行合理的动作控制,并完成一系列的辅助救援功能,从而为特定人群的意外摔倒,跌落等情况提供相关、有效的防护。作为新兴的智能化产品在而今的市场中有着广阔的需求。其中,控制系统作为产品的核心,其设计包括主控信息处理装置方案的选取、调试和安装,以及以此为基础的传感检测方案中传感器的确定和安装,信息传递方式的筛选和控制过程的动态模拟,升级方案建议等内容。
产品的设计原则一般为在保证所需功能的前提下尽可能降低成本,而从目前科技发展的趋势来看,在机电控制方案中,价格低廉、功能强大的单片机与不断发展的传感器两者应用越发广泛。目前,单片机在日常实用科技类产品的控制方面已然较为成熟,故本方案拟用常见的C51单片机作为主控模块,并通过相关的编程控制实现对于不同信号的信息处理,完成主控模块的控制任务;对于信息采集任务,本方案拟用速度传感器、加速度传感器、压力传感器、陀螺仪等实现对于非正常倒地等情况的判断分析,并采用GPS模块和GSM模块等完成辅助救援功能;信息传递方案拟用并联传输方案,保证信息的无干扰传递;气体控制参考采用汽车气囊使用的化学气体产生方法,利用微处理器实现电火花触发气体反应的原理。控制方案设计的最终目的在于采用价格为市场接受范围内的器件,完成人体安全气囊系统要求的精确控制,从而有效地实现相关的防护功能。
选题的意义
理论意义:在目前科技发展日新月异的大潮流下,传统的纯机械设计方案越来越难以实现高精度和复杂状况的工作任务,渐渐被诸多成本适中,控制良好的机电元件所替代。例如在人体安全气囊防护中,基于机电一体化控制的智能化自判断功能等要求必须得到良好体现,而采用C51单片机和传感器的模块化控制系统可以较好地完成人工操作无法完成的防护任务,针对于目前发展迅速的人工智能理念来说是一个典型的实例,具有良好的理论意义。
现实意义:在现实生活中,不乏类似于老年人无意摔倒与户外运动受伤的现象。由于此种伤害的难以预期性,必要的防护装置也就呼之欲出。在市场上,随着人口老龄化的加剧和户外运动的大量兴起等,人体安全气囊得到了广阔的应用空间。本项目所述的控制方案可以为其提供精确的控制功能,保证产品的预期功能,从而保证了项目在市场上的可行性,并为类似的控制系统在其余相关产品的应用打下了良好的基础,具有良好的现实意义。
国内外研究综述
安全气囊产生的目的是于意外情况中对于人体作出及时的防护,最初是应用于汽车等对乘务人员伤害较大的交通工具上,并已经日臻发展成熟。然而,对于人体常见的意外伤害,安全气囊领域还相对较为空白。
目前,在人体安全气囊领域较为成熟的是日本Prop公司(总部:东京),其开发的安全气囊已经可以较好地实现对于医院及福利设施的老年人的行为防护,该公司的气囊传感方案采用传感器与陀螺仪配合进行检测,点火方案采用电火花化学充气方案,这与本项目的研究方向类似,但传感器的选择和主控模块方案均不尽相同。该公司采用专用开发的微处理器,显然效果更好,但研发成本高于C51单片机,加上税务