测量技能论文提纲

论文题目：残疾人运动员坐式越野滑雪技能测试及训练系统的设计研究

摘要：坐式越野滑雪运动是冬残奥会中的重要比赛项目,而我国的残疾人坐式越野滑雪运动起步较晚、发展缓慢,和欧洲越野滑雪强国相比,存在非雪期训练装备落后,运动员越野滑雪技能测试方法缺乏等问题。因此,为迎接即将到来的2022年北京冬残奥会,使残疾人坐式越野滑雪运动员的非雪期专项耐力训练不再受季节和场地因素的限制,并为运动员的撑杖能力提供一个科学地量化指标,本课题研制了一套坐式越野滑雪技能测试及训练系统。本系统是一套基于越野滑雪撑杆过程阻力模拟的坐式越野滑雪训练设备,采用一对并列布置的机械式无杆气缸作为运动载体。在撑杆阶段,运动员撑杆推动机械式无杆气缸上的滑台向后移动,此时气动系统通过控制气缸后腔气压变化来实现越野滑雪撑杆过程阻力的模拟,从而给运动员以较为真实的越野滑雪撑杆感受。当撑杆结束后,进入回程阶段,滑台在气缸后腔气压的驱动下,快速返回起点位置,以准备进入下一次撑杆。此外,机械式无杆气缸的滑台上安装有撑杆三维力测量装置,用于监测运动员撑杆过程中的撑杆三维力信号,通过Wi Fi传输并保存到由本课题组同学开发的越野滑雪虚拟画面系统中,实现相应的越野滑雪虚拟场景模拟。在现场安装测试中,完成了坐式越野滑雪技能测试及训练系统的性能测试实验,并对测试者使用双杖推撑技术进行连续撑杆过程中的撑杆力测量曲线及气缸后腔气压变化曲线进行了分析。实验结果表明,本套系统能够较真实地模拟越野滑雪撑杆运动过程,且所模拟的撑杆阻力的稳定性、对称性等特点均能满足本课题的设计指标。

关键词：坐式越野滑雪;双杖推撑技术;撑杆过程模拟;气动系统;三维力测量

学科专业：工程硕士（专业学位）

摘要

Abstract

1.绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 越野滑雪研究现状

1.2.1 双杖推撑技术

1.2.2 坐式越野滑雪技能测试

1.2.3 坐式越野滑雪训练设备

1.3 研究目标和内容

2.系统总体方案设计

2.1 系统需求分析

2.2 总体方案设计

2.2.1 气压传动特点分析

2.2.2 基于越野滑雪撑杆过程阻力模拟方案的设计

2.3 坐式越野滑雪技能测试及训练平台设计

2.3.1 无杆气缸的安装设计

2.3.2 坐式越野滑雪器的安装设计

2.4 控制方案分析与设计

2.4.1 控制系统选取

2.4.2 无杆气缸滑块位置检测方法

2.4.3 控制方案的设计

2.5 本章小结

3.撑杆三维力测量装置设计研究

3.1 撑杆过程三维力测量方案设计

3.1.1 撑杆三维力测量装置结构方案设计

3.1.2 测力数据传输方式设计

3.2 撑杆三维力测量装置设计

3.2.1 传感器及其安装设计

3.2.2 受力板的设计安装

3.2.3 Wi Fi放大器及其安装设计

3.3 撑杆三维力测量装置性能测试

3.3.1 测力软件

3.3.2 硅胶垫传力性能测试

3.3.3 抗偏载能力测试

3.3.4 撑杆过程三维力测量性能测试

3.4 本章小结

4.气动控制系统分析与设计

4.1 气动系统的设计与实现

4.1.1 气动元器件选型

4.1.1.1 气源装置

4.1.1.2 控制元件

4.1.1.3 辅助元件

4.1.1.4 执行元件

4.1.2 气动系统回路设计

4.2 电气系统的设计与实现

4.2.1 电控系统元件选型

4.2.2 电气图设计

4.3 本章小结

5.坐式越野滑雪技能测试及训练系统性能测试

5.1 实验场地搭建

5.1.1 实验场地要求

5.1.2 实验场地布局及设备搭建

5.1.3 越野滑雪虚拟画面系统的连接

5.2 系统各阶段动作调试

5.2.1 撑杆阶段调试

5.2.1.1 初始撑杆阻力测试

5.2.1.2 撑杆过程阻力模拟方案测试

5.2.2 回程阶段及过渡阶段调试

5.2.2.1 供气流量的调试

5.2.2.2 供气时间的调试

5.3 系统性能测试

5.3.1 撑杆力曲线分析

5.3.2 气缸后腔气压变化曲线分析

5.4 本章小结

6.总结与展望

6.1 工作总结

6.2 创新点

6.3 未来展望

7.参考文献

附录 1 研究成果

致谢