混合驱动腰部康复机器人机构设计及运动学分析

针对人体腰部的步态康复训练,设计了一种柔索气动肌肉混合驱动腰部康复机器人。通过对人体躯干在步态时运动状态的分析,确定康复机器人的基本功能要求。据此对康复机器人进行机械结构设计,使用双并联机构分别对人体腰部和下肢进行牵引驱动,并且采用柔性驱动,综合气动肌肉和柔索的驱动特点,不仅增加了康复机器人的适应性,还防止了受训人在训练过程中受到强迫性伤害。为验证机构的上述特点,使用封闭矢量环法计算了位姿逆解,并建立了速度雅可比矩阵。建立了考虑人体尺寸的康复机器人运动学模型和气动肌肉组件动力学模型,数值仿真得出步态时柔索、气动肌肉运动学性能以及气动肌肉组件力输出变化规律曲线,验证了机构的有效性。     

基于伪刚体模型法的全柔性机构位置分析

柔性机构是一种依靠构件元素的弹性变形传输所希望运动的机构。具有集中柔度的全柔性机构是其中的一种类型，其特征是机构中传统形式的铰链全部被柔性铰链所代替。对它的研究，近年来也已成为一个热点。为探索这类全柔性机构的运动学问题，首先建立起柔性铰链变形刚度模型。在此基础上，提出了一种扩展的伪刚体模型法，很好地解决了机构的位置正、反解问题。     

基于伪刚体模型的柔顺簧片性能分析

柔顺簧片的性能对微动机构运动精度具有较大影响,因其具有非线性、大变形等特点,根据Bernoulli-Euler方程,结合伪刚体模型,建立柔性簧片力学特性分析模型。研究载荷、位移,曲率等与柔顺簧片几何参数之间的关系,并求得系统的力学方程。最后通过算例分析柔顺簧片在精密导向机构中的应用,其为精密微动装置的设计提供一定的理论依据。     

基于伪刚体模型的柔性铰链机构自由度分析

柔性机构经过20多年的发展,已成为现代机构学中的重要分支,并在精密工程、机器人等领域得到了广泛应用.柔性机构是一种利用材料的弹性变形来传递运动、力或能量的新型机构.由于柔性元素的引入,柔性机构中构件和运动副数目往往无法严格区分,导致其自由度和刚体机构的自由度不同,甚至带有一定的模糊性.基于伪刚体模型,给出了柔性机构的两...     

基于3R伪刚体模型的柔顺杆动力学建模及分析

介绍了柔顺机构中的3R伪刚体模型。利用Matlab软件的符号运算推导出了该模型柔顺杆的动能和变形能方程。应用拉格朗日方程建立了柔顺杆末端载荷作用下的动力学模型。特征半径系数和刚度系数代入方程组获得向心力、惯性力矩、科氏惯性力矩等系数,并分析了其相互耦合对伪刚体角变量的影响。通过数值求解二阶变系数微分方程组获得动态响应曲线和位形图,曲线反映出伪刚体杆从1杆到3杆振幅逐渐增大、杆件的耦合降低的振荡情况,较2R伪刚体模型的动力学方程模拟柔顺杆动力特性更具实用性和通用性。     

多刚体系统运动学分析的自然坐标法及在悬架运动学分析中的应用

本文介绍了一种适用于计算机分析的多刚体系统运动学分析的自然坐标法。利用自然坐标描述多刚体系统时,只需要一些点和一些单位向量,刚体的约束方程和运动副的约束方程组成了多刚体系统的运动学约束方程。约束方程均为线性或二次方程,因此求解方便。文中利用该方法分析了Maepherson悬架的轮胎横向滑移量、主倾内倾角等与车轮上、下跳动距离的关系。     

仿袋鼠跳跃机构伪刚体模型的动力学分析

为解决袋鼠大长脚的柔性和肌肉的储能作用,根据袋鼠的跳跃特点,提出了仿袋鼠跳跃机构伪刚体动力学模型。建立了机构在跳跃过程中的运动学和动力学方程,讨论了袋鼠起跳时解除地面约束的条件和柔性机构的引入对各关节输入的影响。通过实例给出了跳跃过程模型底部受力的变化规律及其相应解释,用Matlab进行了仿真验证,证明柔性机构的引入有效地降低了关节最大输入扭矩,很好地模拟了袋鼠长脚的柔性和肌肉的储能作用。     

基于AutoCAD的柔性机构伪刚体模型建立与性能分析

提出了一种在AutoCAD中建立柔性机构伪刚体模型并对其进行性能分析的方法:将柔性机构分类并单元化;利用AutoCAD提供的API,借助参数化建模技术,创建柔性机构构件库;定义构件单元属性,生成机构单元刚度矩阵,获得单元伪刚体模型;经过坐标变换等,得到机构总刚度矩阵,完成伪刚体模型的建立;通过自定义载荷,对伪刚体模型进行性能分析。基于所开发程序,以一种3-RRR平面微定位平台为研究对象,进行了伪刚体模型的建立和性能分析,并将分析结果与ANSYS仿真结果进行了对比,验证了模型的正确性及应用程序的有效性。     

基于2R伪刚体模型的柔顺机构动力学建模及特性分析

柔顺机构是利用机构中柔性构件的自身变形来实现运动、力和能量的传递和转换的一种新型机构,是机构学研究领域的前沿课题之一。以柔顺机构中的柔顺杆为研究对象,基于2R伪刚体模型(Pseudo-rigid-body model,PRBM)提出末端受不同载荷形式(力矩或垂直力)作用下的动力学新模型,分析其动能和变形能,应用拉格朗日方程推导其动力学方程。通过与1R伪刚体动力学模型(Pseudo-rigid-body dynamic model,PRBDM)对比,从方程特征、响应曲线等方面分析各动力学模型的特点,从而展示基于2R伪刚体模型的动力学模型优越性,并以平行导向柔顺机构为例验证了模型的有效性。分析结果表明,基于2R伪刚体模型的动力学模型不仅可以反映柔顺杆整体大范围变形状况,而且描述出杆件内部局部变形状况,可以更真实地体现柔顺机构的动力学特性,更加适合于柔顺机构的动力学分析与设计。*     

基于ANSYS的工业机器人腰关节结构分析

腰关节是机器人的基础,它支撑着大臂和小臂上的各运动部件,机器人末端执行器与腰转部件间的距离最大,腰转部件的惯性负载也最大。针对腰关节的结构特点和性能要求,采用基于Pro/E的三维建模和基于ANSYS的结构性能分析相结合的方法,对自主研发的工业机器人腰关节进行了结构静力分析和模态分析,对解决产品结构性能设计中存在的问题、缩短产品设计周期具有指导意义,改变了传统工业机器人设计方面的局限性,一定程度上丰富了工业机器人的设计方法。     

气动仿青蛙跳跃机器人动力学分析

以青蛙为原型设计了一种仿青蛙跳跃机器人。该机器人以气动人工肌肉为驱动器,使得机器人具有更好地仿生性能。将机器人的运动分为3个阶段,进行了运动学分析,并运用拉格朗日法进行动力学分析,获得动力学方程。利用ADAMS-Matlab仿真验证了动力学方程的正确性,为进一步的研究工作奠定了基础。     

应用气动人工肌腱设计的可穿着式机器人研究

为减轻医护人员的劳动强度,满足人们对医疗护理需求的日益增加,更好地研究和使用气动人工肌腱为人们服务,在介绍FESTO气动人工肌腱的基础上,提出了一种适合使用者上身使用的可穿着式机器人装置,说明了其结构的设计,并给出了实物外观。     

电动上肢运动康复系统建模及运动学仿真研究

文中设计了一款电机驱动医疗康复机械臂,并对机械臂的运动过程进行仿真分析,研究其在运动过程中的安全性和可靠性。主要研究内容包括对机械臂进行机械结构设计,利用SolidWorks软件完成建模工作;对机械臂进行正运动学分析和逆运动学分析,建立运动学方程;在Adams环境下对机械臂进行运动学分析,分析机械臂的运动轨迹和运动速度。     

一般6R机器人的位置反解与运动仿真

在建立D—H矩阵空间位移封闭方程的基础上，结合理论分析找出10个运动学方程，通过结式消元得到没有增根也无漏根的一元十六次方程。反解结果在机器人的运动仿真中加以验证，为进一步应用创造了条件。仿真过程采用OpenGL进行三维实体造型，通过文件传输及数据交互实时显示机器人的运动情况，使使用者直观了解机器人在整个运动过程中的位姿，为进一步进行轨迹规划和误差补偿的研究与验证等问题提供了良好的平台。程序中采用尺寸链驱动，使机器人的结构尺寸可变，从而使其应用范围进一步扩大，尤其适用于模块化机器人。     

一种电动腰颈部锻炼装置的设计与分析

针对腰颈部疾患高发问题,提出了一种同时对腰背部和肩颈部的新型腰颈部锻炼装置。确定了工作原理并进行了详细的机构设计,通过建立运动学方程求出其运动学反解。在分析其三维运动功能的同时给出了腰背部锻炼效果的初步评估方法。制作了电动腰颈部锻炼装置的样机,并对其运动功能、腰背部和肩颈部锻炼进行了验证实验。结果表明,所设计的新型电动腰颈部锻炼装置具备办公椅、腰背部和肩颈部锻炼功能,其锻炼效果良好。     

基于Workbench的某牛头刨运动学分析

对机构进行运动分析,是了解机械运动性能的必要手段,通过计算机对牛头刨进行运动学分析,了解其位移、速度、加速度曲线,不仅可以得到很高精度的分析结果,同时还可以将机构分析和机构综合问题联系起来,从而完成更优化的机构设计。     

基于等效运动副化及运动副退化的公差分析法

针对公差不仅在数值上具有随机性,其所约束的几何特征在空间的位置姿态上也具有随机性的特点,提出了公差约束等效运动副化及运动副退化法。等效运动副化将公差约束的几何特征转化为被运动副控制的几何特征,该等效运动副本身是虚拟的具有多自由度的等效运动副,将公差约束的几何特征转化为被多自由度运动副控制的几何特征,装配体转变为一个无误差的开环机械臂,考虑到因装配工艺而产生的不同运动副自由度之间的相互制约的现象,采用运动副退化法去除冗余自由度,由此建立装配体公差分析模型,并将装配体公差模型分析的数值与加工装配体的实验检测值进行对比。     

全方位小型足球机器人的运动学分析

在小型足球机器人两个前轮之间安装踢球器、控球器等装置不仅会对车体各部分的布局造成一定的影响,也会使小车的运动性能发生变化。本文建立了三轮和四轮全方位小型足球机器人的运动学模型,分析了主动轮速度和从动滚子速度随两前轮夹角不同而产生的变化,讨论了车体沿任意方向直线运动时夹角的变化对车体运动性能的影响,对车体机构的设计有很好的指导意义。     

五自由度混联机器人运动学分析

介绍了一种新型五自由度混联机器人,将三自由度的Delta机器人变成工作空间更大、应用范围更加广泛的五自由度混联机器人。用三维设计软件Solidworks建立了该混联机器人的样机模型,运用D-H矩阵法对机器人的逆运动学进行了详细的分析,在此基础上通过MATLAB工具箱Robotics Toolbox对机器人末端运动进行轨迹规划,为后续的控制工作奠定了基础,并且对串并联的研究也提供了一定的参考。