助行训练机器人骨盆位姿控制机构研究

通过对正常人骨盆运动规律分析,提出了一种人行走时骨盆运动的控制机构.用闭环矢量法进行了正逆运动学分析,并在Matlab/Simulink,SimMechanics环境下进行了仿真分析.运用Pto/E设计了助行机器人移动平台虚拟样机,进行了助行训练动态仿真,验证了助行训练机构对骨盆运动控制的可行性.为助行康复训练机器人的人体重心运动控制提供了一种有效方法,对康复机器人进一步研究具有一定的参考价值.     

步态训练机器人骨盆运动控制机构研究

提出一种欠驱动4自由度骨盆运动控制机构结构形式,定性分析了机构运动原理和补偿弹簧的作用,并建立了力学平衡方程.利用SimMechanics建立了机构模型,针对正常人步态过程中骨盆的运动状态进行了机构控制仿真,仿真结果表明了该机构实现期望运动控制的可行性.研制了实验样机,针对空载和主动真人不同负载情况进行了实验研究,分析了约束弹簧在不同负载时对控制机构运动的影响情况,结果验证了该样机实现步态中骨盆运动控制的可行性,为进一步完善步态训练机器人提供依据.     

人体骨盆位姿模拟机构的运动学分析及仿真

根据人体骨盆的运动规律,设计了一种4自由度人体骨盆位姿模拟机构.建立了人体骨盆位姿模拟机构的正运动学模型和逆运动学模型,并推导出了机构的雅可比矩阵.基于机构的运动学模型建立了仿真模型,并采用MATLAB/Simulink对人体骨盆位姿模拟机构进行了仿真分析.仿真结果表明:该机构方案是可行的,能够模拟人体骨盆的运动规律.同时仿真结果也验证了运动学模型的正确性.     

UG与ADAMS的助行机器人动力学建模与仿真

基于对人体行走运动的分析,设计了一种新型助行机器人,采用拉格朗日方法建立了其动力学模型。在此基础上,采用UG和ADAMS软件对机器人的行走过程进行了仿真研究,并对其动力学特性进行了分析。     

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。     

球形机器人动力学建模及运动特性分析

利用凯恩方法建立了非理想条件下球形机器人的动力学模型。分析了关节摩擦、滚动摩阻力矩、球壳不圆对球形机器人运动特性的影响,给出了球形机器人运动过程中球壳打滑问题产生的原因,仿真结果为球形机器人控制策略和机械设计提供了理论依据。     

无动力助行机构及储能装置的性能分析

首先对助行机构的研究现状、研究方向、适用人群进行阐述;然后在分析人体行走过程和助行原理的基础上提出一款无动力助行机构,介绍了该无动力助行机构的组成;随后对人体行走时的步态进行捕捉,获取步态数据;最后,使用ADAMS软件进行建模仿真,测试储能机构拉伸弹簧在行走时起到的辅助作用,并对拉伸弹簧进行应力分析。     

助行机器人研究现状和展望

简单回顾了助行机器人的历史及国内外的研究现状,综述了助行机器人的机构设计及辅助导航策略,提出了助行机器人面临的主要的技术难题：移动灵活性、能源高效性、便携性以及多种路面适用性。还展望了助行机器人未来的发展趋势和研究重点——智能化。     

Gough-Stewart平台高效动力学建模研究

运用凯恩方法建立并联机构动力学模型,以并联机构动平台参考点的速度和角速度作为伪速度,推导各个驱动杆和动平台偏速度和加速度,建立各个构件的凯恩方程,并加以综合,得出系统的动力学模型。所得模型表达简洁,变量和方程的数目少,适用范围广,计算效率高,适于并行计算。该方法便于在任务空间建立控制模型,并为并联机床的动态分析与设计提供了基础。     

基于Kane方程的3-TPT并联机构动力学研究

以3-TPT并联机构为研究对象,进行动力学方面的研究。首先,以Kane方程为基础,从运动学角度出发,分析运动平台和各个驱动杆件的速度、加速度之间的关系;然后,运用Kane法建立3-TPT并联机构的动力学方程;最后,在MATLAB环境下进行驱动力和时间关系的仿真分析。分析结果表明,3-TPT并联机构有效驱动力呈周期性变化,且在加速和减速阶段有突变,这会引起平台的震动。     

柔性气动连续体机器人关节结构设计与运动学分析

基于气动人工肌肉和缆绳组合驱动,提出了一种三自由柔性气动连续体机器人关节,该关节具有结构紧凑、柔顺性高、控制简单等特点。通过分析该机器人关节结构特性,采用修正的D-H法,建立了其正反解运动学模型,求解了其位置运动学解和速度运动学解,通过仿真验证了关节结构的合理性和运动学方程的正确性。     

一种新型3-UPS/UPR并联机构运动学分析及应用

在4-SPS/CU并联机构的基础上提出了一种具有空间3个转动和1个移动自由度的新型3-UPS/UPR并联机构。减少了原有机构的奇异位型和对结构参数的限制,使机构的控制方案得以简化;计算了该并联机构的自由度,对其进行了运动学分析,得出了该机构输入与输出之间的映射关系;给出了该机构的位置反解,导出了该机构运动的Jacobian矩阵与Hessian矩阵;分析了该机构的速度、加速度以及工作空间。将此机构运用于人形机器人的颈部关节处,并对机器人头部在完成指定运动形式时机构的运动学性能进行了分析。     

面向多刚体动力学仿真的自动装配技术研究

针对产品设计过程中CAD装配模型向动力学模型转化难题,提出了面向动力学仿真的自动装配技术。面向动力学仿真的自动装配技术由面向动力学仿真的满足自动装配要求的装配关系表达方法和基于CAD的自动装配技术两部分构成。应用该技术生成了某型减速器的装配模型。最后在Inventor中应用装配关系向运动学约束自动转化功能,生成了该减速器的基础动力学模型,在此基础上生成完整的动力学模型,该模型的分析结果与理论计算的结果相符,从而证明了该技术的可行性。     

对称3-PRR并联机构的运动学分析与仿真

以对称3-PRR平面并联机构为研究对象,通过矢量分析建立了3-PRR并联机构的运动学模型。采用坐标变换法建立了机构的运动学方程,并对机构的位置正逆解进行了理论求解和Matlab求解,在理论求解机构位置正解时使用了半角公式法。运用Pro/E的Mechanism模块对机构进行了运动学仿真,并将动平台中心点的仿真轨迹与规划的路径进行了比较,验证了建模方法的正确性及机构的可行性。     

基于MATLAB/ADAMS的平面三自由度并联机构的运动学和动力学分析及控制的初步设计

运用MATLAB软件对一种平面三自由度并联机构进行了运动学和动力学分析,并以图线形式展示了机构的运动规律和受力情况;然后通过在ADAMS中建模仿真,验证了MATLAB的计算结果,并将MATLBA计算所得数据拟合成运动方程代入AD AMS中模拟并联机构的控制。二者的分析结果为后续本机构控制系统的开发奠定了基础。     

露天液压钻车变幅机构运动学分析与工作空间研究

针对某型露天液压钻车对变幅机构进行了介绍,首先利用D-H法建立露天液压钻车变幅机构的坐标系,并采用齐次变换法,建立其运动学方程;选取变幅机构特定姿态,验证所得运动学方程的正确性;利用MATLAB进行编程计算,采用伪随机数法得到露天液压钻车变幅机构的可达工作空间、有效工作空间及有效工作范围的相关视图,并进行了三种工作空间的对比。全面系统的提出了露天液压钻车变幅机构运动学分析方法与相关工作空间的概念。     

特种车辆转向性能及优化

建立了两轴转向特种车辆的三自由度动力学模型,得到车辆转向性能评价参数与前轮转角之间的传递函数。通过建立的ADAMS虚拟样机模型,进行车辆的虚拟试验,验证了数学模型的正确性。对模型进行阶跃响应分析,针对高速行驶时车辆转向的不平稳性,对影响车辆转向性能的结构参数进行改进,得出对车辆转向性能有改善作用的结构尺寸范围。     

某火炮炮闩机构动态特性有限元分析

在火炮开闩过程中,炮闩系统常因发生剧烈碰撞而损坏。针对炮闩动态应力响应问题,基于接触有限元理论,运用ABAQUS软件建立了某火炮炮尾炮闩系统的非线性结构动力学模型,模拟炮闩机构中复杂的接触碰撞现象,并采用隐式时间积分方法仿真模拟开闩过程,研究火炮复进过程中开闩凸轮撞击开闩板时及开闩过程中的炮尾炮闩结构中主要部件的动态应力响应,通过对结果的分析,获得主要部件动态应力大小。研究结果表明,火炮零件能够较好地满足强度要求,但抽筒子所受应力较大,其计算结果可以为改进曲柄、闩体结构提供依据。     

基于Stewart平台的星上微振动主动隔离/抑制

针对星上微振动主动隔离/抑制的要求,以VCM(voice coil motor)作动器Stewart平台为控制装置,通过对其动力学模型解耦将控制转化为SISO(single input single output)问题;分析了Skyhook控制方法的隔振效果及其对抑振的局限性,在控制系统中加入了PFF(positive force feedback)控制回路,并引入加速度反馈环节以提高系统的鲁棒稳定性,形成一种振动主动隔离/抑制控制方法;利用Stewart平台的单杆开展了基础扫频激励和负载单频直接干扰共同作用下的S-DOF(single degree of freedom)微振动主动隔离/抑振控制实验,建立了Stewart平台刚/柔混合动力学模型并通过仿真研究了6-DOF振动主动隔离/抑振控制效果。实验和仿真结果表明:该方法可实现良好的振动主动隔离/抑制效果且性能稳定。