外骨骼机器人设计及其机械结构的有限元分析

为了提高士兵的承载能力,降低在运动过程中的能量损耗,设计了一种液压驱动的可穿戴外骨骼机器人,该外骨骼机器人下肢具有12个自由度。根据外骨骼机器人的功能和工作原理,分析了外骨骼机器人的关键部位,并设计了外骨骼机器人的各部分的尺寸。利用有限元软件ANSYS对外骨骼机器人进行建模,对下外骨骼机器人进行有限元静力学仿真,并对大腿部位进行瞬态动力学仿真。通过仿真研究分析,验证了机构设计的合理性,对外骨骼机器人的进一步研究提供了参考。     

下肢外骨骼机器人设计及实验研究

为实现下肢残障者的运动康复,设计液压驱动的下肢外骨骼机器人机构。针对下肢外骨骼的运动跟随需求,提出一种滑模控制器,并进行了控制仿真模拟。仿真结果表明：外骨骼采用该控制算法能较好地实现位置跟踪。基于dSPACE硬件在环实时仿真系统搭建了下肢外骨骼系统,进行了空摆实验、被动跟随实验及主动跟随实验。实验结果表明：设计的下肢助力外骨骼机器人能够为穿戴者提供助力,外骨骼样机的整体稳定性较好,对穿戴者具有良好的跟踪性能与快速响应性。     

下肢外骨骼电液伺服控制系统的设计与仿真

根据已设计出的下肢外骨骼模型以及由公式推出的外骨骼运动特性,设计液压缸的负载轨迹情况;对液压控制系统进行静态特性和动态特性分析,确定出液压系统的参数;通过用Simulink仿真对P控制、PI控制、PID控制3种方法进行比较,最终确定利用PID控制方法驱动下肢外骨骼运动。     

人体髋关节助力外骨骼的设计

针对半被动式助力外骨骼系统目前普遍存在的驱动机构结构复杂、控制方案繁琐的问题。根据人体髋关节运动生物力学数据,分析了人体行走过程中髋关节角度-力矩的关系特征,并据此设计了一种新型被动式外骨骼驱动机构。利用ADAMS仿真平台对虚拟样机进行了仿真实验,验证了被动式驱动系统设计方案的可行性。最后对样机进行了测试实验,结果表明:该外骨骼助力器能够实现日常运动中的助力功能。     

液压驱动型负重外骨骼机器人液压系统设计

从人体运动特征出发,分析了液压驱动负重外骨骼机器人的整体骨架结构。根据负重外骨骼机器人的特点要求设计了一套完整的液压传动系统,对液压系统中液压泵、伺服阀和液压缸等主要元件进行了选型计算。利用Simhydraulics软件建立了负重外骨骼机器人液压系统仿真原理图,并对液压系统进行了仿真分析研究,由仿真结果证明了所设计液压系统的合理性。最后对液压驱动型负重外骨骼机器人技术面临的挑战进行了分析,为该液压系统的深化设计提供了参考。     

基于卡尔曼算法的外骨骼运动预判与控制

在人机交互时,由于人体下肢外骨骼获取的传感器信号滞后于人体运动实际形式,从而导致外骨骼机器人无法实时跟随髋关节、膝关节的运动,出现不能提供助力的问题。设计了一种下肢外骨骼模型,在此基础上,通过力/力矩传感器来获取信号,利用基于卡尔曼滤波算法对获取到的信息进行运动预判,然后将预判信号输入到下肢外骨骼机器人模型简化后的二连杆运动学模型上,通过采用PD控制检验系统稳定性以及预判精确性。最后进行MATLAB仿真实验,结果表明:信号经过卡尔曼滤波后能够有效预判人体运动形式,外骨骼下肢摆动腿在人体运动时能够进行有效地跟随,从而弥补延时。     

农用下肢外骨骼机构设计及仿真分析

我国大多数地区的农业生产仍有生产者手工完成,人工劳作不仅效率低而且负担重、工作量大。基于此,提出并设计了一种农用的下肢外骨骼机构。该机构旨在帮助人们更好、更快地完成农业生产。完成了8自由度(单腿)下肢外骨骼机械的结构设计;利用UG软件建立了该机构的三维模型;基于ADMAS软件对其进行了运动仿真分析;并根据仿真的结果来验证所设计外骨骼机构的合理性。     

基于滑模PID控制的下肢康复外骨骼控制研究

为增强外骨骼机器人在医疗方面的康复效果,通过研究人体运动机理及人体各关节运动数据,设计了一款基于液压控制的下肢外骨骼机器人。首先,通过建立外骨骼动力学模型,基于拉格朗日法求出髋关节、膝关节处的驱动力矩,建立了髋关节、膝关节的动力学方程;针对动力学模型在实际计算过程中存在着误差及摩檫等因素影响,提出了一种PID和滑模控制相结合的控制算法;运用Matlab软件进行了模拟仿真实验,仿真结果表明,该控制系统能够使外骨骼机械腿达到良好的跟随效果;最后搭建样机实验平台,验证了控制算法的有效性,能够满足患者进行主动康复训练的需求。     

一种新型助力携行下肢外骨骼设计及仿真

设计了一种非拟人型下肢外骨骼,主要是由座椅、髋关节、大腿部结构、膝关节、小腿部结构、踝关节和鞋子依次串联而成,采用电机驱动。对下肢外骨骼进行了自由度分配与结构分析,根据坐标变换,运用D-H法建立下肢外骨骼的运动学模型。建立了下肢外骨骼虚拟样机模型,利用多体动力学仿真软件ADAMS进行运动学仿真。仿真结果验证了理论模型的合理性,为后期进一步研究外骨骼提供了依据。     

农用型外骨骼机器人起蹲过程稳定性控制研究

外骨骼机器人起蹲运动的稳定问题,即实现机器人在起蹲运动中始终保持平稳。文章将从起蹲过程的轨迹优化与控制的角度出发,并结合人类的特点,提出一种外骨骼机器人误差修正的方法。利用ZMP和COM(质心)间的数学关系,计算实际的零点力矩,求得质心和零力矩点的偏差值,再根据差值对起蹲轨迹进行优化和控制,修正偏差,来实现外骨骼机器人起蹲运动平稳运行。最后使用Matlab仿真模拟,验证了起蹲过程规划与稳定性控制方法的有效性。     

仿生六足机器人机构设计与运动分析

基于蜜蜂腿部结构及运动步态特点和仿生设计基本原理,设计了一种新型六足机器人机构,可实现不同运动步态下的前进、后退和转向,具有较高的步态稳定性和环境适应性。运用空间分解法构建了机器人单腿的运动学模型,利用消元法对模型进行求解,得到逆运动学的唯一解。通过数值求解获得了六足机器人足部末端的运动轨迹,验证了运动学模型的正确性。借鉴蜜蜂的运动步态特征,规划了六足机器人直行和转弯时的运动步态。该研究为六足机器人机构设计与步态规划提供了新的思路和理论参考。     

液滴在双轨亲水轨道上的运动特性研究

目的 探究重力驱动液滴在双轨亲水轨道上的运动特性,揭示其力学机理。方法 采用喷涂法制备不锈钢超疏水表面,然后采用激光刻蚀法在超疏水表面上加工出不同类型的亲水轨道。研究液滴在不同轨道上的运动行为,讨论液滴运动状态与轨道参数之间的关系,并对液滴运动的力学特性进行分析。结果 液滴在平行双轨轨道上的运动阻力约为在单轨轨道上的1.6~2.4倍,其与轨道宽度呈正相关,与轨道间距呈负相关,且液滴运动终止时呈现出轨道中途停滞、轨道末端停滞、脱离轨道末端三种状态;液滴在非平行双轨轨道上的运动阻力与运动方向有关,由宽端至窄端的运动阻力较由窄端至宽端更小,前者约为后者的90.7%。结论 液滴在轨道上的运动阻力主要受液滴与亲水轨道的接触面积影响。当平行双轨轨道的间距增大时,液滴在垂直轨道的方向上拉伸效果增强,液滴将沿平行轨道的方向收缩,铺展长度减小,由此液滴与亲水轨道的接触面积减小,从而降低了液滴运动阻力;而液滴在非平行轨道不同运动方向上的阻力差异与液滴的表面张力有关。     

拼焊板车门内板冲压成形工艺研究

采用数值模拟软件Dynaform 5．5对某拼焊板车门内板的拉深成形工艺进行研究,探讨不同压边力和拉延筋对该复杂曲面零件成形性能以及焊缝移动的影响规律。通过调整压边力和拉延筋等工艺参数得到了成形性能较好且焊缝移动趋势较小的车门内板零件。     

一种超高压数字换向阀的研制

设计一种超高压数字换向阀,用电机代替电磁铁不受通电时间的影响;用螺纹的旋转进给运动替换传统换向阀阀芯的直线滑动运动,阀芯的螺旋进给运动比传统的直线滑动更不易卡死,抗污染能力强;增设了阀套结构,避免整个阀体都采用贵重的硬度高的金属材料,节省了成本。     

板带钢张力热连轧过程的数值模拟

在实际的板带轧制生产过程中,轧件内部的金属流动情况是很难通过实验的方法得到。本文利用ANSYS/LS-DYNA显式动力分析软件,在张力热连轧过程中,对轧件内部的金属流动影响进行了有限元模拟。对板带材轧制过程中节点的位移矢量和轧制力进行了分析,得出张力对轧件内部金属流动的影响规律,计算结果与现场数据基本吻合,为轧制工艺的制定提供参考。     

吴茱萸次碱对小鼠溃疡性肠炎的治疗作用

目的: 观察吴茱萸次碱治疗小鼠急性结肠炎的药效及对豚鼠肠道平滑肌运动的影响。方法: 2,4-二硝基氯苯(DNCB)/乙醇灌肠制作小鼠急性结肠炎模型,经口给予吴茱萸次碱10、30、100 mg·kg^-1,观察吴茱萸次碱对小鼠腹泻,组织形态损伤,结肠组织PGE₂含量、MPO活力以及对乙酰胆碱、组胺作用下豚鼠离体肠管收缩运动的影响。结果: DNCB诱发结肠炎后,小鼠出现腹泻、充血、溃疡、肠壁增厚等变化。经口给予吴茱萸次碱后,可以显著改善小鼠的腹泻、组织损伤,并且能够降低结肠组织中MPO活性和PGE₂的含量,对乙酰胆碱及组胺作用下豚鼠离体肠管收缩亦表现出显著的对抗作用。结论: 吴茱萸次碱可以抑制炎性浸润、渗出和组织增生,减轻结肠黏膜的病理损害和抑制肠道平滑肌运动,对实验性动物急性结肠炎有较好的治疗作用。     

Intensity of hydrodynamic movements induced by ultrasounds in ultrasonic cleaning in water solutions

Abstract

The main causative agent of ultrasonic cleaning is cavitation. A helpful factor is liquid movement induced by ultrasound, but in some organic solvents, the intensity of this movement is so high that its significance for the process of cleaning is equal to and sometimes even higher than the significance of cavitation. In the present work, the intensity of hydrodynamic movement induced by ultrasound in water was assessed and compared with those in selected organic solvents used in ultrasonic cleaning.     

基于盒形件拉深成形的激光拼焊板数值模拟研究

为了解决拼焊板覆盖件零件成形过程中焊缝移动以及与此相关的成形性能下降的难题,本文基于静态隐式算法和动态显式算法,分别建立两种不同焊缝模型,通过数值模拟和应力分析得到了焊缝移动规律,获得了焊缝移动量曲线.数值模拟中采用阶梯压边圈,通过对模拟结果的应力、单元厚度分析,比较模拟结果和试验的吻合程度,验证了数值模拟和应力分析的正确性.     

二辊平衡液压系统的分析与改造

根据二辊平衡液压系统执行机构的动作时间短、间隔时间长的特点，采用蓄能器 恒压变量泵的动力源型式对原系统进行了改造，使其获得足够的压力控制精度，并最大限度地降低能耗，节省了设备投资。