基于虚拟样机技术的仿生六足机器人的动力学研究

利用Pro/E生成仿生六足机器人的三维实体模型,并将其导入ADAMS,建立起机器人的虚拟样机动力学模型.利用传动比和传动效率反求出电机实际输出的转矩和转速特性的数据点,最后通过拟合出的曲线与电机的机械特性曲线比较验证了电机选型的合适性.研究成果既为开展仿生六足机器人机械传动部件的有限元分析奠定了基础,也为实现仿生六足机器人的实时精确控制创造了条件.     

仿人机器人的腰部结构设计及动力学分析

针对目前市场上机器人各运动关节都需要靠伺服电机驱动的情况,设计了一台具有躲闪功能的仿人机器人。采用单电机驱动并通过控制电磁离合器的状态,实现腰部关节的运动,最终完成机器人的躲闪动作。为了验证其主要零部件选型的正确性和结构设计的合理性,运用拉格朗日函数对机器人躯干结构进行了动力学研究;然后利用ADAMS软件对机器人虚拟样机进行动力学仿真分析,得到相应的关节转矩曲线;最后,完成机器人实物装配并通过实验测试对机器人躲闪功能进行了验证。     

基于动作捕捉技术对仿人机器人运动学分析与步态仿真

以人类的构造为原型,基于仿生学的角度,设计了一种下肢单腿7自由度的仿人机器人.通过三维光学动作捕捉系统采集人体正常行走时的运动位置坐标,分析数据,获取人体步态行走时的关节角度及下肢各关节力矩变化规律;建立了下肢7自由度运动学模型并进行逆运动学分析,求解出下肢各关节角度的变化情况,并根据步态规划求解出仿人机器人步行运动过程中下肢各关节转动角度;在UG环境中建立下肢7自由度的仿人机器人三维模型,并利用多体动力学软件Adams进行动力学仿真,结合步态运动规划求解出的角度变化情况对仿真参数进行设置,通过虚拟样机完成仿人机器人的步态行走,并将仿真数据和动作捕捉实验获取的数据结果进行对比.研究结果显示,仿人机器人能够实现稳定的步态行走,确认了整体建模思路、运动学分析以及动力学仿真的准确性.以实验结果为基准,仿真所获得的髋关节和膝关节力矩值相对于实验值的相对误差分别为6.7％和9.6％,均在合理的范围内,为仿人机器人结构设计和电机选型提供了依据.     

基于ADAMS的球形机器人的运动学分析

利用Pro/E建立了带臂球形机器人的虚拟样机模型,并结合ADAMS仿真软件对带臂球形机器人进行了运动学分析,包括机器人的圆周运动和爬坡运动,以此测出各驱动力矩的数值,为后期制作物理样机电机提供选型依据.     

仿人机器人的设计与实现

根据仿人机器人实现功能的要求,对机器人各关节自由度合理安排,完成仿人机器人的机构设计。运用D-H坐标表示方法,进行坐标系选取,位姿描述和坐标变换,并建立仿人机器人的运动学方程求运动学的正逆解,从而计算了仿人机器人的运动学。由Pro/E建立实体模型导入到ADAMS中进行虚拟样机仿真,通过查看后处理器运动学仿真结果,并与计算结果相比较,从而得出结论,为物理样机的制造提供科学依据。     

足板驱动两栖机器人陆地运动研究

对足板驱动两栖机器人陆地运动进行研究,在分析足板驱动两栖机器人的运动学和动力学基础上,采用虚拟样机技术建立了考虑足板与地面接触的仿真模型。通过仿真研究了机器人做匀速运动时地面对足板的冲击以及电机驱动力矩的变化情况,从而指导电机选型和机械结构设计,同时为分析机器人系统的动态特性提供了依据。     

基于数值模拟技术的SCARA机器人本体设计与优化

SCARA机器人被广泛应用于制造业,要求其重量轻、精度高、刚度大、动作迅速。利用数值模拟技术对SCARA机器人进行结构和电机参数优化设计。首先利用仿真分析软件Radioss分析SCARA机器人极限载荷下的静刚度;然后利用Optistruct软件对SCARA机器人进行结构轻量化设计,根据优化结果调整SCARA机器人第一臂结构;最后利用Adams软件对优化后的SCARA机器人进行虚拟样机仿真,获得其最优的电机和减速机参数,为SCARA机器人电机选型提供依据。     

目标物体抓取机械手的设计与仿真

对机械手的整体结构进行设计,包括对电机的选型和机械臂的强度校核。运用D-H方法建立机械手的运动学方程,并对正运动学进行求解,建立机械手末端相对于基座的位姿。运用Pro/E软件建立五自由度机械手的三维实体样机模型,然后导入ADAMS软件中建立机械手的虚拟样机并进行仿真,得出关节角速度、关节力矩和末端点的位移、速度特性曲线;通过ADAMS软件仿真验证了关节电机选型计算的合理性与运动方程的正确性,为机械手的设计优化、运动控制提供数据基础。     

仿人机器人平地行走步态规划与仿真

为研究仿人机器人的平地行走运动,首先,根据人体结构特点和运动特征,并基于二维倒立摆原理,规划机器人平地行走过程中质心和摆动腿踝关节的运动轨迹;其次,通过建立机器人支撑腿和摆动腿的几何模型,对前向、侧向运动中两条腿所涉及的10个自由度的运动进行规划;进一步,根据逆运动学求解各关节角的运动轨迹,利用仿真软件ADAMS建立仿真模型,并进行平地行走虚拟仿真。仿真结果验证了文中所采用的步态规划方法的可行性,同时也验证了机器人结构设计和电机选型的合理性,为机器人样机的研制提供了理论依据。     

六自由度喷漆机器人动力学分析

应用牛顿-欧拉方法推导了6自由度机器人的动力学方程,在matlab中进行了编程求解.并应用ADAMS软件建立虚拟样机模型进行动力学仿真,用仿真的结果验证了编程计算的正确性.最后采用ADAMS的参数化分析方法,搜索出了满足一定约束条件下机器人各关节的最大驱动力矩,为机器人电机精确选型提供了参考依据.     

基于虚拟样机技术的冲压机器人运动学分析与仿真

根据冲压过程的特点,设计开发一种结构简单的冲压机器人.通过D-H法分析对其连杆参数利用三维实体软件与虚拟样机技术联合进行运动学仿真.为使其在运动过程能够平稳,规划其运动轨迹,使用了Step5阶跃函数编程.通过仿真得出其各个关节变量的位移,速度和加速度运动曲线,为冲压机器人的设计、优化与运动控制提供了参考数据.     

一种多功能下肢外骨骼机器人的设计与仿真分析

针对老年人以及下肢运动障碍患者的康复训练和运动代步的需求,设计了一种多功能下肢外骨骼机器人,利用辅助起立机构和腿部外骨骼实现对使用者下肢的康复训练。分别了建立外骨骼机器人单腿支撑阶段和双腿支撑阶段5杆模型,采用拉格朗日方法推导出动力学模型,计算各关节所需的理论力矩;建立虚拟样机模型进行动力学仿真,仿真数据与理论数据进行比较,验证了理论推导的准确性和外骨骼机器人设计的合理性,为后续电机选型提供了依据。     

基于虚拟样机技术的四足机器人步态规划与仿真

建立四足机器人质心与各关节角的关系,利用虚拟样机技术,通过质心轨迹来控制四足机器人的运动。首先,建立四足机器人质心与各关节角的运动学方程;然后,规划四足机器人的质心轨迹;最后,应用ADAMS建立虚拟样机模型,结合MATLAB对预定的质心轨迹进行联合仿真。通过对仿真结果中的机体位移、速度、关节转矩的响应曲线进行分析,并结合静力学仿真结果,对四足机器人的机构设计提出合理的简化方案。     

智能焊接机器人的机构设计与仿真

用SolidWorks软件建立了焊接机器人的三维实体模型和虚拟样机模型,并在SolidWorks平台下,用Solid Works Simulation实现静力学仿真,仿真得出结构的应力、位移、应变情况;用SolidWorks Motion实现机器人的运动学仿真,得出机器人各关节运动的角位移、角速度、角加速度曲线。最后对仿真的结果进行分析,为焊接机器人的机构设计提供数值依据,以更好地改进机器人的机构设计。     

基于ADAMS的工业机器人大臂关节运动学分析

针对现有工业机器人电机与减速机选型的不合理,运用三维软件对机器人建立实体模型,利用ADAMS对其大臂关节进行动态特性分析,得到其在极限位置的力矩和功率曲线。由曲线可知大臂关节处所需的最大功率为288W,最大扭矩为417N·m,现有电机功率利用率只有16％。提出大臂电机以及减速器选型优化方案,将电机功率利用率提高到64％。     

基于虚拟样机技术的四足机器人结构设计

四足机器人属仿生机器人,产品设计要经过周而复始的设计-实物试验-再设计过程,才能达到要求的性能。本文采用虚拟样机技术对四足机器人进行结构设计,通过在虚拟样机系统中加入零件的物理信息(如材料种类、密度、关节摩擦,接触力等),在ADAMS环境下,对虚拟的四足机器人进行运动仿真。仿真试验发现机器人膝关节所受冲击力过大,因此改进方案,重新设计腿部结构。改后结构的仿真试验表明:新结构明显的减小了机器人运动中所受的冲击力,体现了虚拟样机技术在四足机器人结构设计与功能模拟一体化,便于提出优良设计方案的优势。     

差速器齿轮机构的运动学及动力学分析

首先阐述了差速器的传动原理,然后利用ADAMS建立了差速器齿轮机构的虚拟样机模型,并对该机构进行了两种工况下的仿真分析,得到传动齿轮的转速特性曲线及受力曲线,并通过曲线分析了差速器的差速原理。分析受力曲线能为差速器齿轮的有限元分析提供依据,并为其动态优化及疲劳寿命预测提供指导。     

一种新型3P-1R并联机构三维建模及运动仿真的实现

基于以单开链为单元的并联机器人机构组成原理,构造了一种能够实现空间三维移动和一维转动的3P-1R并联机构,并运用CAXA实体设计软件构建了该并联机构的三维参数化模型。通过嘲与ADAMS之间的数据交换,实现了ADAMS环境下该新型3P-1R并联机构虚拟样机的运动学仿真。结果表明,新型3P-1R并联机构虚拟样机构建合理,运动仿真具有可信度。     

基于虚拟原型的管径激光检测机器人运动仿真

为直观分析天然气管道内径激光检测机器人在管道中的运动工况,基于CAD软件绘制了机器人三维模型,并对其进行了受力分析;运用LabVIEW编写了控制程序,并设计了简单、直观的人机交互界面;应用NI公司的运动模拟软件,建立了三维模型与控制程序的连接,通过设定运动参数和运行控制程序,实现了机器人虚拟模型模拟物理原型的运动仿真。使用虚拟原型技术,改进和优化了设计结构,缩短了研发周期,减少了加工成本,在项目前期工作中具有重要意义。     

基于虚拟样机的摩擦缓冲器工作性能的模拟

摩擦缓冲器广泛应用于自动武器大口径机枪中，用来吸收自动机后坐到位时的多余能量。在对某机枪系统进行虚拟样机建模及仿真过程中，需要模拟摩擦缓冲器的作用，以真实反映整个自动机的运动特性。通过对摩擦缓冲器的工作特性进行分析，提出了一种对其进行模拟的方法，给出了仿真过程中摩擦缓冲器的工作特性曲线。结果表明：在一个自动机工作循环中，摩擦缓冲器作用力在自动机后坐和复进两个阶段的方向、峰值和变化趋势是不同的；仿真所得的武器自动机的运动特性数据与靶场试验数据吻合的较好，证明了该虚拟样机模型建立的准确性。