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通过对人体膝关节结构的研究,设计了一种基于仿生原理的类人机器人膝关节.仿效人体膝关节处的ACL、PCL(前、后十字韧带)及半月板结构,为机器人膝关节设计了节能和减振结构,降低了机器人在迈步期膝关节的峰值驱动力矩,减小了机器人脚着地阶段膝关节受到的冲击,并增加了膝关节的刚度,提高了机器人行走的稳定性.采用NDI公司的Optotrak Certus三维动态测量系统测得人体各关节运动角度与时间的离散点序列,用最小二乘法拟合成机器人行走步态曲线.在ADAMS软件环境下建立虚拟样机模型,对机器人进行了平地行走仿真分析,仿真结果验证了设计的有效性与可行性. 相似文献
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为了解决机器人在特定接触环境操作时对可以产生任意作用力柔性的高要求和机器人在自由空间操作时对位置伺服刚度及机械结构刚度的高要求之间的矛盾.对机器人力控制问题进行了研究,利用机械动力学仿真软件ADAMS/VIEW建立关节机器人的虚拟样机模型,通过其输入输出接口实现与MATLAB的通信,基于SIMULINK建立关节机器人力控制系统模型,将联合仿真概念引入到机器人力控制领域,最后进行仿真试验,对控制算法进行仿真验证,以提高控制精度和控制质量,通过对仿真结果的分析和处理证明此方法的合理性和有效性,为机器人力控制提供了一套有效的分析方法. 相似文献
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针对膝关节前交叉韧带(ACL)重建手术后缺乏及时有效的效果评估、手术缺乏安全性等问题,研制了
一种基于零重力的膝关节ACL 测力机器人,测定其重建前后的张紧力.首先,对ACL 的手术环境进行了分析,提
出了对手术机器人结构和控制的要求.然后,建立了ACL 侧向受力的数学模型.接着,详细介绍了膝关节ACL 测
力机器人的机械结构设计和控制系统设计.最后,对该机器人进行顶杆位移和力的测试精度实验,并进行了羊骨的
测试和术后评估实验,证明该机器人可以用于ACL 重建手术的评估,ACL 侧向受力数学模型是正确的. 相似文献
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为了准确控制外骨骼机器人跟随人体运动,需要建立其动态、精确的数学模型;人体下肢外骨骼是一个多自由度、强耦合以及非线性的多连杆系统,难以建立准确的运动学和动力学模型;文章使用三维运动捕捉与空间定位系统,获取实际人体运动参数(运动学与动力学),应用支持向量机(SVM)学习人体下肢外骨骼的数学模型;基于该模型构造基于支持向量机模型的灵敏度放大控制方法;文章使用MATLAB和LIBSVM建立外骨骼下肢机器人的数学模型,并进行仿真分析;仿真结果表明基于SVM的模型学习方法,能够准确计算出人体下肢外骨骼的动力学模型,并简化建模过程;基于SVM的灵敏度放大控制,能够有效计算出人体下肢外骨骼各关节(髋关节、膝关节、踝关节)的输出力矩,并控制外骨骼机器人跟随人体运动。 相似文献
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四足机器人动步态下实时足底力优化方法的设计与验证 总被引:2,自引:0,他引:2
为实现四足机器人在动步态下的稳定行走及最优足底力分配,提出了融合全尺寸虚拟模型和动力学模型的四足机器人控制框架.在支撑相中,将躯干质心虚拟力与足底力分配问题转化成二次型优化问题,通过Gurobi库求最优值,实现实时的最优足底力分配.在摆动相中,融合动力学前馈和虚拟模型控制方法实现了平滑的轨迹追踪.通过Webots动力学仿真,将该方法与基本的位置阻抗控制方法在四足机器人平台上进行了对比分析,结果证明该方法能减小大约30%的足地交互冲击力,同时有效提高了机器人在运动中的稳定性. 相似文献
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仿青蛙游动机器人机构设计 总被引:1,自引:0,他引:1
为研制仿青蛙游动机器人,设计了游动机器人机构.首先通过分析生物青蛙结构,设计仿青蛙机器人的原理样机.选择气动肌肉作为驱动器,分别驱动髋、膝、踝关节的转动,并采用钢丝传动结构,将膝关节气动肌肉安装在躯干上,从而有效减小了腿部的质量.建立了机器人系统的运动学模型并进行机器人运动学分析.分析了青蛙游动过程中的水下受力,并将水的作用力引入ADAMS仿真环境中,模拟了青蛙游动中的水环境,从而进行动力学仿真分析.最后对所研制出的仿青蛙游动机器人进行水下游动实验,其推进阶段平均速度达到339 mm/s.通过对比分析发现在动力学仿真和样机实验两种不同方法下机器人后肢运动形式基本一致,从而验证了仿青蛙游动机器人原理样机设计的可行性. 相似文献
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为满足下肢助力外骨骼不同行走模式下有效驱动的需求,提出了一种弹性驱动器,通过电机带动丝杠螺母串联弹簧,结合相应的刹车片,实现弹性驱动器对不同行走模式下的助力膝关节外骨骼的驱动.对弹性驱动器进行工作模式分析及刹车装置的动力学研究.为优选出合适的刹车片材料及弹簧,进行了弹性驱动器的刹车力及弹跳冲击实验.在建立的Solid Works、ADAMS虚拟样机联合仿真平台上对弹性驱动器驱动的膝关节外骨骼进行运动仿真,考察弹簧刚度及等效质量对弹性驱动器工作性能的影响,为下肢助力机器人弹性驱动器的设计提供理论依据. 相似文献