滑刷连杆式导向装置的虚拟制造与运动仿真

针对滑刷连杆式导向装置生产制造过程中设计成本高、生产周期长和装配过程出现干涉等缺点,介绍了基于SolidWorks软件对装置进行虚拟装配及运动仿真的方法。根据零件结构特点完成了数字化模型设计、装配连接与干涉检查,借助Composer软件完成了装置关键运动的动画制作以展示其在虚拟状态下的运动特性,运用SolidWorks Motion模块进行运动分析,得到了导向装置运动仿真数据,验证装置合理性。结果表明:虚拟制造与运动仿真降低了生产成本,提高了设计效率。     

多功能坐站辅助型如厕轮椅机械结构设计与优化

设计了多功能坐站辅助型如厕轮椅机械结构。通过变杆长及变杆位的线性联动设计,使系统内外支撑杆对座位托举上升实现人体站起和迎候式辅助人体坐下的功能;加设扶手装置实现准确控制外支杆定点纵向位移,使机构在运行过程中辅助患者拟合对标健康人体正常站起轨迹进行坐下和站起的效果。对标健康人体的站、坐运动轨迹在Matlab软件中经归一标准化处理后得出。通过软件进行结构仿真模拟表明,该结构能够完成根据对标健康人体坐站运动轨迹进行运动康复辅助的效果。加设坐便圈及移动轮后可实现如厕动作辅助或轮椅移动功能。通过有限元软件,以质量最小为目标,设置约束条件,在保证机械结构力学性能的前提下极大降低了耗材质量。     

康复机器人辅助站立人体质心动量测试及模拟

为了分析康复机器人辅助站立过程中人体质心动量的变化规律,使用所建模型对机器人辅助站立过程中人体质心轨迹、线性动量和角动量进行了测试。依据拉格朗日方程推导人体质心动量数学模型,并利用辅助平行四边形法确定质心位置。分别对慢速、常速和快速辅助站立时,人体质心轨迹、线性动量及角动量进行了测试,利用所推导数学模型,在Matlab/Simulink中建模并对人体质心动量和轨迹进行了模拟。结果表明:当采用不同辅助站立速度时,康复机器人仍能保持人体平稳地完成站立。通过分析质心水平和垂直动量得出:水平动量是站立稳定性的决定因素,而垂直动量是完成竖直站立的决定因素。模拟值与测试值重合度较好,表明所建模型可实现对质心位置和动量的有效预测,为分析辅助站立的稳定性和康复训练奠定了基础。     

形状记忆合金驱动手指功能康复外骨骼设计

为了研制适应关节黏弹特性、轻便、可穿戴的手指功能康复装置,在分析手指关节、肌腱运动机理的基础上,设计形状记忆合金（SMA）丝驱动的手指功能康复装置. 建立该装置的运动学模型和SMA驱动模型,提出基于SMA丝电阻反馈的模糊神经网络PID控制方法,研制手指功能康复外骨骼样机,进行样机的运动性能和控制性能实验. 结果表明,仿生外骨骼实现了预期的手指被动康复运动,拇指、食指和中指的最大弯曲角度与人体手指的弯曲角度相近,分别为130.5°、236.4°、242.5°;仿生外骨骼能够辅助手指完成日常抓握动作;模糊神经网络PID相比于传统PID控制,有效缩短了仿生外骨骼的响应时间,手指的屈伸康复频率为6次/min.     

基于运动学动态图的人体动作识别方法

为了识别RGB-D视频中的人体动作,针对视频中运动信息利用不充分的问题,提出了一种基于运动学动态图的人体动作识别方法。首先利用RGB视频序列和对应的深度图序列生成场景流特征图,基于场景流特征图计算运动学特征图序列,其中包含丰富的运动信息;使用分层排序池化将运动学特征图序列编码为运动学动态图,同时将RGB视频序列编码为外观动态图,最后将运动学动态图和外观动态图输入到双流卷积网络进行人体动作识别。结果表明:基于运动学动态图和双流卷积网络的人体动作识别方法融合了外观信息和运动信息,不仅充分表征了视频的动态,而且使用了视频中具有丰富运动信息的运动学特征;在公开的数据集上对本方法进行验证,在M2I数据集和SBU Kinect Interaction数据集的动作识别率分别为91.8%和95.2%。     

六自由度外骨骼手臂设计与仿真研究

针对康复机器人在短时间内治疗效果不明显等缺点,基于三维造型软件设计了—六自由度从外骨骼手臂模型,以获得穿戴者各关节的运动数据,以便传递给主外骨骼达到控制目的。建立D-H坐标系和齐次坐标变换,并进行了正运动学分析及仿真验证,仿真结果表明,在自然状态和各动作运动过程中,该模型角加速度的最大值为1.05×10-7rad/s2,上臂质心和前臂质心之间的最大变化量为19.1mm,变化的幅度很小,各关节可以实现预定的轨迹,并完成日常生活中简单的基本动作。该模型设计合理,为机构的控制提供了运动学参数。     

齿轮参数激光测量系统运动学分析与仿真

齿轮参数激光测量系统的运动平稳性和可靠性是保证测量精度的重要因素。为了了解该测量机构的运动特性,通过使用Solidworks软件对齿轮参数激光测量系统进行实体建模,采用D-H法对该测量系统各个运动关节建立了坐标系并进行了正运动学分析。利用MATLAB中Robotics Toolbox工具箱,对该测量机构建立了运动学模型并对其进行了运动学仿真,对运动关节进行了轨迹规划仿真。通过运动仿真结果,可以更加清楚地了解测量系统在测量过程中的运动过程,对轨迹规划的仿真验证了运动机构的可靠性和平稳性。     

基于ADAMS和Pro/E的目标物体抓取机械手的运动学仿真

基于目标物体抓取机械手的结构和运动特点,运用D-H方法建立该五自由度机械手的运动学方程并求解,运用Pro/E三维建模功能对该机械手进行实体建模,再利用ADAMS软件仿真功能进行运动学仿真,得出机械手在特定运动状态下末端点的运动轨迹、速度和位移等特性曲线,验证了运动学数学模型的正确性,为机械手结构优化和运动控制提供数据参数。     

微创手术机器人远程运动中心机构的设计和实现

在对微创手术的作业要求及运动自由度等参数分析的基础上,提出了一种新型的RCM机构方案并对其进行详细的机械结构设计;运用D-H法进行机械臂的正运动学求解,并以此绘制机械臂的工作空间;基于对微创手术过程的分析,利用三维软件UG对远程运动中心机构典型运动过程进行了虚拟仿真,并用有限元分析软件ANSYS对重要部件进行强度分析。实验结果表明,所设计的远程运动中心机构能够较好地完成手术规划,满足微创手术要求。     

三维动画人体运动控制方法综述

分析人体运动信息获取相关技术的最新发展，探讨运动学，动力学，运动捕获技术和计算机视觉技术在人体运动信息获取方面的应用及人体模型的动画控制，即把获取的人体运动信息提供给计算机动画程序，对人体模型进行控制，使其完成各种复杂的仿真动作，对各种方法的优缺点进行了比较。     

基于ADAMS的特种纤维梳理机剥取装置运动学和动力学仿真

为研究特种纤维的梳理工艺,需研制一台特种纤维梳理机,该机主要由喂入、梳理、剥取、卷绕4部分机构组成,其中剥取机构的运动学、动力学性能要求较高,需进行实体仿真和理论分析.本文基于CAD/CAE集成环境,运用Pro/E软件进行特种纤维梳理机剥取装置的三维实体造型,并将其导入动力学分析软件ADAMS中建立分析模型,以一种方便快捷的方法完成特种纤维梳理机剥取机构的运动学和动力学分析.仿真结果表明:该剥取装置运动学、动力学性能较好,能满足工艺要求.     

基于MATLAB的下肢假肢摆动相仿真

介绍了一种基于MATLAB软件的下肢假肢膝关节摆动相仿真方法.下肢假肢膝关节采用固定式气缸体的四连杆机械机构.详细描述了建立下肢假肢膝关节摆动相运动学、动力学模型的过程.为了验证模型有效性,将人体运动捕捉实验获得的髋关节摆动相运动数据输入模型来预测小腿角度.实验结果表明,该仿真结果与采集到的小腿角度非常接近,为控制算法...     

被动式储能助力下肢外骨骼系统设计与仿真分析

为了达到缓解人体行走时的关节压力、减轻关节负担和辅助人体行走的目的,基于人体行走原理提出了髋膝耦合被动式储能助力外骨骼设计方案。髋膝耦合机构用于实现膝关节的离散化助力,是以髋关节运动控制膝关节助力的离合控制方法。该文运用仿真和实验验证的方法验证了该外骨骼的有效性。运用Adams对人-机模型进行联合仿真,验证外骨骼对人体助力的理论效果。在实际穿戴实验中,通过对比是否穿戴外骨骼人体运动时的能耗来验证外骨骼的真实有效性。对比仿真与穿戴实验数据证明该外骨骼能够降低12%～13%的人体运动能耗。     

基于MATLAB的人体膝关节运动捕捉测量与分析

采用MATLAB软件对人体膝关节的运动进行分析处理。首先,编写程序处理运动捕捉测量的人体下肢标记点坐标数据,并进行插值修补;其次,根据所得到的人体下肢运动过程骨性标记点的坐标数据,利用骨性标记点建立人体股骨和胫骨局部坐标系;最后,通过坐标变换,计算人体下肢运动中膝关节股胫关节的屈曲伸展、内收外展和内外旋。对健康志愿者的下蹲和上楼梯动作进行运动捕捉测量,应用所设计的方法对获得的人体膝关节运动数据进行计算分析,验证该方法的可靠性和准确性。结果表明,采用MATLAB软件编程处理的方法,能够快速、准确地对人体膝关节运动数据进行处理,并得到人体膝关节股胫关节的运动学特性,这为人工膝关节假体的设计与优化提供了参考。     

基于向量变换的五自由度机械手运动仿真

基于空间向量变换理论和计算机语言构建了一套底层空间向量变换驱动引擎。利用此驱动引擎提供的向量变换应用编程接口（API）函数的形式分析了一台五自由度写字机械手的运动学特性。结合驱动引擎和机械手的运动学特性开发了一套适合于此机械手运动特点的软件仿真系统。仿真实验表明精简高效的驱动引擎既使机械手的运动学分析变得简单,又能为写字机械手提供精确可靠的驱动数据,且接口简单,通用性强。     

膝关节康复外骨骼构型综合与结构设计

为了探讨膝关节自适应性康复外骨骼机构构型综合与结构设计问题,本文基于人体膝关节屈伸运动实验采集的数据,提取出膝关节运动瞬时螺旋参数;根据膝关节生理结构和膝关节螺旋轴的瞬变特性考究,建立人体膝关节的运动学模型。结合人-机运动相容性、人-机闭链自由度和人-机约束力矩作用性质分析,提出一种与人体膝关节运动相容的康复外骨骼机构构型;考虑结构简单性和穿戴舒适性,对膝关节康复外骨骼装置进行了结构设计,获得了一套可自适应人体膝关节转动轴线运动特性的膝关节康复外骨骼机构。     

基于Kinect的人体作业仿真方法研究

为了提高生产企业作业分析的效率和改善作业,提出了一种基于非介入式运动捕捉设备Kinect的人体作业仿真方法。首先利用Kinect对真实的人体作业动作进行捕获,获取所需的人体运动数据,接着在Kinect人体模型和人机工效软件DELMIA的人体模型之间建立映射,并在此基础上对DELMIA软件进行二次开发,最终实现由Kinect获取的人体运动数据驱动DELMIA里的虚拟人体进行仿真作业。仿真结果表明：基于Kinect的作业仿真方法在运动捕捉的适用环境、精确性和响应速度等方面都能很好地满足企业应用的要求。     

新型二冲程微型摆式内燃机的运动仿真

描述了新型二冲程微型摆式内燃机的结构,并建立了微型摆式内燃机四连杆机构运动学方程,应用ADAMS软件完成了新型二冲程微型摆式内燃机的运动仿真计算,获取了仿真模型的特性曲线.仿真结果表明,新型二冲程微型摆式内燃机运动机构设计合理,能够保证机构稳定运转.     

冷轧环机虚拟设计与运动仿真

基于Pro/E建立了可轧最大外径350 mm环件的冷轧环机三维CAD模型,通过Pro/E和 ADAMS的接口工具Mech/Pro实现CAD模型顺利导入ADAMS中.在ADAMS软件中建立冷轧环机虚拟样机模型,并对样机进行运动学仿真分析,再现运动过程,得到样机主要部件的运动位移、速度和加速度等运动参数曲线,揭示了样机的运动学特性,为冷轧环机设计制造提供了技术依据.     

基于虚拟仿真的拖拉机后悬挂检测装置设计与实验

针对目前拖拉机液压悬挂检测效率低、劳动强度大且易造成人身伤害等问题,基于虚拟仿真本文设计了一种用于拖拉机液压悬挂检测的挂接检测装置,该装置由挂接部分和加载部分组成.挂接部分采用液压自动控制的方式完成拖拉机下拉杆的定位和穿销,加载部分通过液压加载油缸和杠杆机构对拖拉机下拉杆进行加载,并且采用杠杆加载方式可减小加载油缸运动位移,避免实验场地开挖地沟.运用Adams和Workbench对拖拉机液压悬挂挂接检测装置分别进行运动学仿真和力学仿真,结果表明,该挂接检测装置设计符合运动学要求,未出现干涉卡死现象,且满足力学要求.试制了拖拉机液压悬挂挂接检测装置,开展挂接与承载提升实验,在装置末端施加5 kN的加载力,同时拖拉机下拉杆提升650 mm.试验表明:研制的挂接检测装置可准确、快速挂接下拉杆,并能完成拖拉机液压悬挂承载提升,满足预期要求.该研究可为拖拉机液压悬挂智能化、高效率检测以及相关检测装置的设计提供参考.