下肢康复训练机器人步态运动机构设计

借助于Pro／E软件建立了下肢康复训练机器人步态运动机构的参数化运动学模型，基于对不同参数简化模型的分析，设计了一种步态运动机构，对设计结果进行了运动学仿真，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。同时得出了实现理想步态运动所需的驱动电机等效速度参数，为进一步的机构控制系统设计提供了必要依据。     

一种步态康复训练机器人设计

针对下肢运动障碍的患者数量逐年增多,提出并设计了一种步态康复训练机器人。根据步态康复训练的要求,完成了机器人的整体结构设计和控制系统设计,制作了机器人样机,并利用INSENCO人体步态分析系统,进行了大量的人体实验,测量和记录人体步态参数。实验结果表明,所设计的步态康复训练机器人实现了自由移动和体重支承,且体重支承机构高度可调、体重支承拉力大小可调,可以达到康复训练目的。     

下肢康复训练机器人机构运动分析与仿真

一种以开式链机构的设计方案,实现对下肢运动障碍患者髋关节以及膝关节的关节屈伸进行康复训练,并根据此方案假定一种训练模式,进行相应的运动学分析,最后建立了整个方案的三维模型,并进行了仿真分析;得到的分析仿真结果对后续研究驱动电机的控制方法提供了一定的依据。     

外骨骼式步态康复训练机器人构型研究

设计了一种面向偏瘫患者的外骨骼式步态康复训练机器人机构。该机构包括腋下支撑机构、患肢侧外骨骼机构以及健肢侧机构。左腋下支撑机构与右腋下支撑机构结构相同,腋下支撑部可以在水平方向和垂直方向进行调整。患肢侧外骨骼机构可驱动患者患肢髋关节、膝关节和踝关节在矢状面内运动,其大腿和小腿部分采用了两根连杆,增加了强度,提高了安全性。健肢侧机构包括三自由度外骨骼式健肢关节运动参数检测装置和具有平面四杆结构的原地步行机构。所设计的康复训练机器人能够使患者患肢发挥残存的运动能力,并且当运动能力不足时,可使患肢根据健肢的运动参数进行康复训练。     

下肢康复训练机器人髋关节机构的振动分析

对研发的康复训练机器人髋关节机构进行了建模分析,探讨机构的振动特性,对后续设置相关机构的工作频率和和对振动主动控制提供了理论依据。方法以康复机器人对患者进行被动节律性训练为工作状态,建立振动力学模型和动力学方程,对康复机器人髋关节机构的运动特点和振动性能进行理论分析,通过仿真曲线展示了幅值和相位差的变化特点。结果康复训练机器人髋关节机构的固有频率与接触部件的等效质量等参数有关。当阻尼大于特定值时,训练机构位移振幅随着工作频率上升而下降,不会发生共振;当阻尼小于特定值时,训练机构位移振幅随着工作频率增加先上升后下降,存在共振现象,阻尼的存在将显著降低位移振幅。结论在小阻尼情况下髋关节机构才会发生共振,当要利用机器人髋关节机构的振动进行振动康复治疗时,应该尽量降低阻尼,并使得工作频率接近固有频率,反之则要增大阻尼和远离固有频率。由于阻尼的存在,训练机构的运动与电推杆滑块的运动存在相位差。     

双足仿人机器人的设计与步态分析

设计了一个双足仿人机器人,建立了机构的三维模型,对机器人腿部进行了运动学分析及步态规划,并运用ADAMS进行了仿真。结果表明结构设计及步态规划合理正确,为物理样机的制造提供了重要依据。     

下肢康复训练机器人设计及分析

结合人体工程学相关标准,建立下肢康复机器人机构与人体的联合模型,联合仿真确定机器人机构的关节转角范围,根据仿真的踝关节工作空间确定机器人机构的杆长参数。基于D-H法建立了下肢康复机器人的运动学正解和运动学逆解,利用Sim Mechanics工具箱搭建机器人机构模型,以机构模型输出作为实际输出,与运动学理论模型输出进行误差对比,验证了运动学模型的正确性,并基于机构运动学建立了机器人的动力学模型。搭建的运动学和动力学模型为实验样机的控制和轨迹规划提供了重要理论基础。     

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.     

仿生四足机器人的设计与运动步态分析

基于四足生物的身体和运动形态,设计了仿生四足机器人。介绍了这一仿生四足机器人的结构,并对腿部结构进行了分析。同时进行了包括直线行走和定点转弯在内的运动步态分析,确认了仿生四足机器人的运动稳定性。     

基于能耗指标的拟人机器人步态优化与分析

通过引入基于平均功率、平均功率偏差、平均力矩损耗三个能耗指标对拟人机器人步态进行了优化与分析.基于拉格朗日方程推导了各个关节驱动力矩的计算公式,建立了拟人机器人步态优化的数学模型.使用Matlab作为优化与仿真工具,得到了一組拟人机器人步态参数最优解,分析了拟人机器人各个步态参数与拟人机器人能量消耗之间的关系.并给出了拟人机器人步态优化与分析的数值实例.     

基于ADAMS的仿人机器人步态仿真与分析

仿人机器人是机器人研究领域的热点问题。文中在利用Pro/E三维建模软件对仿人机器人进行了结构设计之后,又用ADAMS仿真分析软件对仿人机器人进行了步态仿真分析。在ADAMS环境下对针对仿人机器人进行了合理的步态规划,并且在仿人机器人平稳快速行走过程中对上肢的质心位置移动做了定量分析。最后针对仿真分析结果对仿人机器人步态进行了优化设计。     

下肢步态矫形器的机构设计

研究表明下肢减重康复训练可以很好地提高中枢神经损伤以及中风患者的步行能力。在步态训练过程中,康复师以人工方式帮助患者移动下肢。然而这种方式有赖于康复师的经验和体能,有很大的局限性。现基于人体下肢运动机理和减重步行训练的原理,设计一种下肢步态矫形器,筒述了矫形器的设计以及自由度的选择。该矫形器单腿机构具备两个自由度,并由滚珠丝杠式电动直线驱动器驱动。还探讨了部分重要部件的设计。     

基于双四杆机构的蟑螂机器人设计与分析

针对蟑螂机器人直接串联式腿构形承载能力差、机体刚度不能满足要求,以及单腿少于3自由度构形不能精确控伟体位姿的问题,设计一种基于双四杆机构的仿生蟑螂机器人.对机器人求运动学逆解,求得各个驱动关节转角;对机器人行静力学分析,通过解析法得到关节驱动电动机所需的驱动转矩;用可视化的方法对机构的工作空间进行分析,同时提出速工作空间与越障工作空间的概念来衡量机器人的平面运动性能与越障性能;制作样机进行行走试验.通过与直接串联构的比较可知,新设计的样机不仅提高了移动速度,同时增加了系统承载能力,验证了上述设计的合理性与可行性.     

下肢康复训练机器人虚拟环境设计

综述了目前国内外康复业的发展,介绍了下肢康复训练原理,阐述了虚拟现实技术及其在现代医学中的应用,分析了虚拟现实技术在康复医学的重要意义。最后针对下肢康复训练机器人,制作了一套以vrml为基础的康复虚拟环境。     

仿壁虎机器人的步态设计与路径规划

对仿壁虎机器人的步态规划问题进行探讨,在观察分析大壁虎爬行方式的基础上,总结出1324、伪1324以及对角线三种步态,并简要介绍不同步态规划之间的区别,最终选择对角线步态作为仿壁虎机器人的爬行步态。在此基础上设计仿壁虎机器人的直线位移步态规划和原地转弯步态规划。针对仿壁虎机器人的单足路径规划,根据步态规划结果将每一条步行足的运动过程分为支撑相和摆动相两种状态,通过对路径约束条件的分析,用多项式逼近的方法分别得出仿壁虎机器人单足路径支撑相和摆动相的一般性表达式,为计算关节控制量提供相应的依据。最后结合实际研制的仿壁虎机器人对步态路径规划进行实例仿真分析,得出支撑相和摆动相的位移时间关系,证明用多项式逼近的方法生成的路径曲线具有良好的起落特性,为仿壁虎机器人的稳定姿态爬行移动控制提供了理论依据。     

基于动量控制的猎豹机器人疾驰步态分析

从运动节律和足部地面接触的逻辑关系出发,解析了猎豹机器人疾驰步态周期相序,分析了疾驰步态运动构件的运动节律。依此建立了以仿生猎豹前后质心的高度波动为特征的控制方法,其核心在于控制驱动相期间的动量特性。基于足部轨迹的多目标控制策略,建立了疾驰步态在驱动相的足部轨迹、前后质心速度和角速度的动力学控制模型。最后综合运动节律控制策略、腿部足部轨迹控制策略和躯干控制策略等,在Simulink/RecurDyn联合仿真实验中实现了猎豹机器人疾驰步态的完整周期过程。     

六足机器人斜坡步态的设计

针对六足步行机器人在斜坡地形下行走的特殊情况,分析在该情况下影响机器人静态稳定性的主要因素,根据分析结果设计高稳定裕度的斜坡步态;并利用ADAMS/Simulink联合仿真技术,进行步态控制算法模拟仿真实验,结果表明了研究工作的合理性与正确性。     

基于连杆机构的犬类机器人步态仿生分析

犬类腿部运动的仿真模拟对仿生导盲犬的设计具有重要作用,在对于仿生导盲犬的设计中,采用简单常见的连杆机构,通过若干（两个以上）有确定相对运动的构件用低副（转动副或移动副）连接组成的机构,利用低副是面接触,其耐磨损的特点,来实现设计中对犬类腿部运动的仿真模拟,组成腿部结构的各连杆之间连接的位置均存在转动副,且各连杆之间交错分布。针对犬类的踱步（pace）步态、小跑（trot）步态与奔跑（run）步态三种步态分别进行仿真模拟,借助Adams软件,通过对连杆机构的转动副施加不同的驱动函数,使仿生导盲犬的运动与真实犬类步态拟合。