助行训练机器人骨盆位姿机构动力学分析

为了辅助偏瘫病人完成行走训练,提出了一种助行训练机器人骨盆位姿控制机构,根据该机构的原理和组成,利用凯恩方法建立了骨盆平面机构的动力学方程,并根据骨盆位姿的运动规律进行了运动学仿真计算,得到了机构运动杆件的位移、速度和加速度曲线。通过解算动力学方程得到了驱动力曲线。计算结果表明:该骨盆位姿控制机构能够实现人体骨盆的位姿控制,通过控制x、z方向的移动机构和骨盆平面机构两个杆的伸缩,可以实现人行走训练时骨盆四个自由度的运动。     

基于闭环矢量法的骨盆位姿机构运动学分析

助行训练机器人是一种帮助偏瘫、截瘫患者进行行走训练的康复设备,其作用是通过对人体骨盆中心和腿部的控制实现行走功能,进而达到锻炼肌肉和康复行走功能的目的。该文提出了四自由度骨盆位姿控制机构,运用闭环矢量法建立了位姿控制机构的运动学模型,利用Matlab／Simulink完成了运动学仿真分析,得到了该机构的加速度、速度和位姿变化曲线,验证了该骨盆位姿机构方案的可行性以及运动学模型的正确性。该研究为助行训练机器人的控制系统设计提供了依据。     

3SPS+1PS四自由度并联仿生平台运动学分析

针对3SPS+1PS对称型并联仿生平台,利用螺旋理论对其进行自由度分析得出该机构具有三转一平4个自由度,当平动自由度固定时可用于模拟人体髋关节的三维运动。基于四元数法建立了机构位姿运动方程。以四元数描述机构运动特性,避免了欧拉角描述刚体位姿存在的奇异问题。将髋关节运动曲线作为机构输出运动,基于逆运动学模型仿真出各驱动支链位移变化曲线为平滑曲线,说明该机构在模拟髋关节运动时其驱动支链易于控制。     

人体运动学模型的研究

人体运动学模型对研究人体空间运动的位姿与人的最佳出力、最佳受力有重要意义。研究人体运动学模型对开展人机工程的研究也有重要意义。提出人体机械化的概念，把人体等效为机构，应用机构学的基本理论建立了人体的运动学模型，再运用坐标变换的数学方法解决了人体运动位姿的计算问题，对操作机械设备及科学培训体育运动员等人因工程有很大的应用价值。     

新型过约束并联机构2RPU+UPU动力学模型

提出一种新型的过约束2RPU+UPU机构,该机构的两个RPU分支一共提供了4个约束,但由于机构运动副的特殊布置,其中的两个约束为过约束.机构中的UPU分支为机构提供了一个约束力.建立该机构的速度约束方程,并基于此分析了该机构的自由度.建立该机构的几何约束方程,确立表达机构末端位姿的独立运动参数.导出机构上平台的位姿、速度和加速度耦合关系.求解该机构的运动学反解、速度、加速度,建立机构RPU分支和UPU分支详尽的运动学模型.基于虚功原理和该机构的运动学模型建立该机构的动力学模型,并采用Matlab软件对该机构动力学进行模拟仿真,模拟结果表明理论结果完全正确.所用的方法同样适合于其他过约束并联机构.     

新型PURU+RR+S球面并联人形机器人踝关节机构动力学性能分析

提出了一种新型PURU+RR+S球面并联人形机器人踝关节机构,根据机构的几何约束关系和速度合成定理,建立包括各个构件位姿、速度的机构运动学模型。在此基础上,考虑各构件惯性力的影响,基于虚功原理和拉格朗日方程,建立了机构动力学模型。通过实验测量,得到一组人体踝关节的运动学数据,利用傅里叶公式进行拟合,得到人体踝关节的位姿函数。将此位姿函数分别作为理论模型、踝关节虚拟样机的输出,得到踝关节机构输入的数值解、仿真数据,验证了运动学和动力学模型的正确性。研究结果为该人形机器人踝关节机构在工程中的结构设计与应用提供了动力学理论基础和依据。     

脚踏式下肢康复训练机器人结构设计及运动学仿真

借助于Pro/E软件建立下肢康复训练机器人的三维模型并设计了可以改变步长运动和进行位姿调整的步态运动机构。通过实验,对下肢康复训练机器人的工作步速范围、负载能力以及下肢关节运动角度进行分析,验证脚踏式下肢康复训练机器人设计的合理性。对设计结构进行了运动学仿真,仿真结果表明该机构能够较好地模拟人的实际步态运动,符合下肢康复系统的整体要求。     

四连杆电动椅电动机的动力学模型及仿真

基于人体工程学原理构建了四连杆电动按摩椅在做摆动运动时的动力学模型。运用了工业机器人的运动学和动力学仿真技术,将D-H参数法应用于电动按摩椅的运动学模型建立,探究了平面运动机构的D-H矩阵表示法,并用Matlab实现了对机构运动位姿的快速模拟;针对该休闲功能按摩椅的电动机选型问题,结合男、女两种不同的人体质量分布模型,对电动按摩椅的工作状态进行了动力学建模;通过Solidworks的动力学仿真分析,对结果进行了验证。结果显示建立的动力学模型能够很好地预测电动机力矩的变化趋势,且对男女模型趋势相同,为今后人机产品中结合质量模型的动力学研究提供了理论依据和实践基础。     

液压挖掘机轨迹规划及运动仿真

运用D-H(denavit-hartenberg)矩阵法对液压挖掘机工作装置进行正、逆运动学分析,得出挖掘机驱动机构空间、关节空间以及铲斗位姿空间的关系。运用Robotics Toolbox建立挖掘机工作装置运动学仿真模型并进行点到点轨迹规化和运动学仿真,得出动臂关节、斗杆关节和铲斗关节角度以及铲斗末端位姿随时间的变化,再通过逆运动学求解出液压油缸的位置。检验了该型号挖掘机作业空间和各杆件运动参数的合理性,为挖掘机运动仿真提供了一种简便的方法,并为挖掘机的自主挖掘研究奠定了运动学基础。     

索杆混合驱动并联机构设计与工作空间分析

提出一种新型索杆混合驱动并联机构,在SolidWorks中构建整体装置模型。利用空间向量分析法推导了该机构的运动学逆解模型;分析了并联平台静止状态下受力平衡关系,建立静力学平衡方程,并在此基础上讨论了机构可控工作空间的求解方法;在给定机构运动副的约束条件下,对动平台姿态可控工作空间进行数值仿真,得到仿真图像。搭建索杆混合驱动并联机构试验平台,进行末端动平台位姿变换试验。试验结果与运动学模型和工作空间数值仿真图像对比,结果表明,动平台位姿与柔索长度的关系满足运动学反解模型,末端动平台姿态可实现工作空间仿真图像中最大姿态偏转角度。研究工作为后续机构的实际应用和性能优化奠定了一定的理论基础。     

柴油机配气机构多体动力学的仿真研究

基于多体系统动力学理论,利用ADAMS建立了车用柴油机配气机构动力学模型,进行了虚拟样机的仿真分析研究.应用刚体和刚柔耦合动力学模型进行了配气机构的运动学和动力学仿真计算对比,分析了配气机构的工作特性.计算结果表明了基于ADAMS进行柴油机配气机构仿真分析研究的可行性.     

新型6-PSS并联机器人的位姿误差分析

在获得6-PSS并联机构位置反解的基础上，考虑杆长、铰链位置、铰链间隙等各类主要误差源对终端误差的影响，推导出此新型机构的位姿误差模型，且应用蒙特卡洛技术分析了位姿误差的分布规律，为这种机器人的理论设计与精度补偿提供了理论基础。     

3-PRUR三平移并联机构位置计算

根据并联机器人机构结构综合理论,构造出一种新型的具有三平移的3自由度并联机器人机构。建立了运动学模型,分析了该机构的运动特性和运动学正反解。简单的运动学反解模型为该机构作进一步的运动学动力学及优化设计研究打下了基础。     

6自由度3-UrRS并联机器人轨迹规划

对一种新型3支链6自由度并联机器人3-UrRS进行了运动分析,推导出3-UrRS的位置反解计算公式。利用虚拟样机技术对动平台定姿态角和变姿态角2种期望轨迹进行了规划,得到6个驱动电机的转角运动轨迹。最后通过规划结果验证反解计算公式的正确性。     

助力机器腿仿真研究

助力机器腿是为腿部受过轻度损伤，或者因为偏瘫和脑瘫，不能稳定行走的患者设计的一种辅助行走的机器人。建立了基于广义坐标的助力机器腿逆运动学模型，采用三次样条插值规划人体的髋关节和踝关节运动轨迹，结合人体运动的几何约束和运动约束，推导出人体腿部参数化步态模型。采用图像分析方法，得到了人体行走过程中髋关节和踝关节的轨迹，通过比较分析，验证了理论分析的正确性。在Matlab／Simulink，SimMechanics下，进行了机械腿仿真分析，并给出了仿真结果。     

并联6自由度运动模拟平台的误差分析

位姿误差是影响并联6自由度模拟平台性能的重要因素，文中采用矩阵微分法推导了原始误差与平台位姿误差之间的关系式，基于蒙特卡洛法对平台误差的概率分布进行研究，并分析了平台误差对各种原始误差的敏感度。分析表明6个缸长的误差敏感度最大，其次是上下铰点的z向位置误差。以上研究结果对实际并联6自由度运动模拟台的设计具有参考作用。     

仿青蛙机器人运动学分析

提出了一种仿青蛙机器人的机构模型及其运动学分析方法。基于青蛙生物结构的对称性,建立了仿青蛙机器人机构的平面机构模型;获得了该机构的运动学方程正反解和机器人跳跃过程中姿态调整的位姿与输入关节角的关系,分析结果符合青蛙跳跃的一般规律,最后通过实例计算进行了数字仿真验证。     

3-PSP并联机构的空间位置正解分析

针对大型雷达、射电望远镜等设备的主动变形反射面的随动机构,基于空间并联机构理论,建立了3-PSP并联机构的数学模型,推导了并联机构位置正解计算方程,得出了其位置关系解.利用ADAMS对并联机构进行了仿真分析,验证了位置计算方程的正确性.