卧式下肢康复机器人的设计与研究

针对人体下肢运动能力受损患者,研制了一种新型躺式下肢康复机器人。采用定轨式模拟椭圆形步态轨迹,进行康复训练。应用UG建模,进行了运动学分析和ADAMS仿真,验证了机构设计的可行性,具有一定的研究意义。     

坐姿下肢康复机器人的运动学分析及运动仿真

针对中风偏瘫患者及意外事故造成基本运动能力丧失的患者,研制了一种新型坐姿下肢康复机器人。采用连杆机构模型,模拟人体下肢运动,通过连杆带动人的髋、膝、踝关节运动,对其损伤组织进行相应的康复训练。利用解析法对机器人的运动过程进行分析,推导出各构件的运动方程及运动参数。基于运动学分析,运用MATLAB软件推导原动件控制规律,设计一种康复训练模式,再用ADAMS软件进行仿真。根据仿真结果对训练方案进行修正,以进一步优化设计。     

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。     

坐卧式下肢康复机器人的机构设计与仿真

针对脑卒中早期卧床患者身体虚弱、平衡能力差的特点,提出一种坐卧式下肢康复机器人,可以实现患者下肢在矢状面和冠状面内的空间运动。对这一康复机器人进行机构设计,对其连杆机构进行运动学正反解计算,求解速度雅可比矩阵,并通过五次多项式插值规划路径。为提高这一康复机器人在操作空间中轨迹跟随的准确性,设计比例微分交叉耦合控制器,并通过仿真验证其优越性。     

下肢康复机器人的结构设计与动力学分析

针对下肢运动损伤患者的康复需求,提出一种新型下肢外骨骼康复训练器,根据康复评定学中RLA分期法对人体正常步态的描述和人机工程学理论中的人体下肢尺寸及关节特点,对被动康复训练器的机构进行设计;使用SolidWorks建立三维样机模型,制造实物样机;并且建立运动学及动力学模型;通过Matlab仿真分析特出关节运动变化曲线,验证数学模型的正确性;并且通过ADAMS软件进行动力学仿真,验证模型的正常行走步态,并且得出关节角速度,关节角动量,关节力矩等变化曲线。然后分别选取RLA八分法中8个关键时期点的数据,将理论计算和模拟仿真的结果进行比较,分析误差原因。验证了运动模型的正确性,为驱动控制提供参考依据。     

双足机器人足底压力测量传感系统的研究

研制了一款用于测量双足机器人足底压力中心位置和足底力有无的足底压力测量传感系统,该系统通过测力台验证了其检测结果的有效性,并利用传感系统,通过实验进行了身体速度计算和足着地检测的实验。     

下肢康复机器人的控制系统研究

下肢康复机器人可根据指定康复指令辅助患者完成多个康复动作,达到目标关节活动角度。针对所设计的四自由度下肢康复机器人,采用基于STM32的运动控制卡为控制器,与角度传感器和肌肉信号传感器共同搭建了闭环控制系统软硬件。通过上位机指令控制机器人安全准确地完成康复动作,并记录康复数据。仿真实验表明,该控制系统能实现康复目标。     

一种下肢外骨骼康复机器人优化的结构设计与控制仿真分析

越来越多的脑卒中患者使得理疗师的康复训练工作繁重且康复效果评估体系不完整,针对此现状,设计出一款优化的外骨骼康复机器人模型。介绍了该机器人优化的结构设计,并对其进行了相对应的控制策略分析,进而提出一种控制方法并进行了仿真分析。仿真实验研究表明,所提出的控制策略在跟踪精度和速度上都具有明显的优势。     

2-URS&UPS下肢康复机器人的设计与仿真

随着现代社会的自动化迅速发展,由于事故频发,加上自然灾害和身体疾病导致偏瘫患者增加,必要的康复训练在患者的康复中亦为重要。为了更好的提高康复训练的效果,达到患者不同时期的康复需求,提出一种以2-URS&UPS并联机构为机构原型的下肢康复机器人。该机构具有六自由度,可以做三维复合运动,文中采用5R机构代替虎克铰链,增大了机构的运动空间,利用SolidWorks建模与ADAMS仿真结合的方法,综合不同的康复训练要求,建立康复训练的运动轨迹并进行了模拟运动仿真。仿真结果表明,该下肢康复机器人能满足患者不同时期的康复需求,为下肢康复机器人的设计与研究奠定一定的理论基础。     

适应个体差异的下肢康复机器人步态规划

下肢康复机器人不仅要辅助患者恢复患肢关节运动机能,还须使患肢恢复正常人的协调步态。机器人的步态规划在满足训练者的身材特征和当前可承受活动能力下,还应符合正常人的步态特征,具有对每个患者的宜人性。针对这一目标,根据对一组正常人步态实验的数据,提出采用高斯过程回归模型进行预测的步态规划方法。建立以训练者的身体和步态参数为输入向量,步态曲线的傅里叶系数为输出量的映射关系,从而获得适合不同患者的宜人性步态离线规划方法。经过实验验证,由预测模型所生成的步态曲线与实验者实际步态曲线具有较高的一致性。     

基于MEMS压力传感器的研究

提出了一种新型高精度高温压力传感器,此压力传感器以硅片为弹性片,敏感材料为Ni-Cr合金,利用溅射合金薄膜压力敏感元件和先进的加工工艺技术制作而成。对溅射薄膜压力传感器弹性膜应变进行理论和三维有限元分析,再用先进的软件ANSYS模拟弹性膜片的应变分布,研究应变与膜的大小、厚度的关系。最后确定敏感电阻的最佳布置区域,提高了传感器的灵敏度。     

压力容器参数化设计及缺陷安全评定系统研发

通过分析目前压力容器行业存在的主要问题,提出了基于VB和ANSYS开发压力容器参数化设计和缺陷评定集成系统的方案.剖析了将"设计"与"评定"两者结合的优势,并详细介绍了系统的结构及功能,阐述了APDL参数化模板文件设计与含缺陷容器有限元分析实施方案的关键技术开发方法.     

汽轮机中低压缸连通管变形分析与优化设计

汽轮机中低压缸连通管在运行时会产生很大的应力直接传递到汽缸上,引起汽缸变形,造成低压缸漏汽。针对这一问题,利用有限元技术对现有连通管的应力分布及变形情况进行了模拟分析,模拟的结果与电厂低压缸连通管测量的变形实验数据有较好的一致性,验证了有限元分析结果的有效性。重新对连通管的结构进行优化设计,取消了膨胀节,并进行了有限元分析。研究结果表明,改进后的连通管在设计工况下的应力及变形量相较于改进前的连通管大大减少了,这为大型高温高压设备的优化设计提供了一种新思路。     

汽轮机中低压缸连通管变形分析与优化设计

汽轮机中低压缸连通管在运行时会产生很大的应力直接传递到汽缸上,引起汽缸变形,造成低压缸漏汽。针对这一问题,利用有限元技术对现有连通管的应力分布及变形情况进行了模拟分析,模拟的结果与电厂低压缸连通管测量的变形实验数据有较好的一致性,验证了有限元分析结果的有效性。重新对连通管的结构进行优化设计,取消了膨胀节,并进行了有限元分析。研究结果表明,改进后的连通管在设计工况下的应力及变形量相较于改进前的连通管大大减少了,这为大型高温高压设备的优化设计提供了一种新思路。     

脑卒中患者下肢外骨骼康复机器人步态规划与运动学仿真

为满足越来越多的脑卒中患者辅助行走和康复训练的需要,设计了 一款下肢外骨骼机器人模型,采用D-H参数法建立踝关节、膝关节、髋关节坐标系,推演出步态周期内的坐标方程.为了安全起见,要求脑卒中患者步行速度慢且步长短,利用CoG(Center of Gravity,重心地面投影点)作为步态规划中的稳定性判断依据,并用Robo...     

直驱风力发电机径向-轴向混合磁轴承设计及分析

为解决或降低传统直驱风力发电机系统的机械摩擦问题,以有效提高风能利用率,提出直驱风力发电机采用机械轴承和磁悬浮轴承集成支承技术,即采用机械轴承和径向-轴向三自由度混合磁轴承实现直驱风力发电机的集成支承。针对径向-轴向三自由度混合磁轴承,采用等效磁路法进行数学建模,并利用有限元分析软件对其进行参数设计与机理分析。在此基础上,构建了径向-轴向三自由度磁轴承试验平台,试验结果证明设计的径向-轴向三自由度磁轴承能够实现稳定悬浮。     

一种圆锥面无键联接接触压力和应力的解析计算方法

推导了计算圆锥无键联接的接触压力的解析公式,给出了心轴和套筒轴的径向应力、轴向应力、切向应力、Mises等效应力以及压入轴向力的方程.对解析解与等效直径的圆柱面无键联接近似解法、有限元法的计算结果进行了比较.在不考虑端部应力集中时,3种方法计算出的接触压力和Mises等效应力结果差别不大.进一步验证了近似解法的可行性,并为计算圆锥联接传递的扭矩和胀紧套的应力分析提供了依据.     

Study on Plasticity Modification for Measuring High Residual Stress by Hole-Drilling Method

Hole-drilling method is a commonly used method for measuring residual stress. The calibration coefficients in ASTM E837-13 a would cause large errors due to the...     

机床导轨结合部动态特性的有限元分析方法

基于动态的结合面基础特性参数,研究了机床导轨结合部特性的有限元建模方法,并将其用于机床整机的动态特性分析,为机床整机特性分析中结合部特性参数的确定提供了一种方法,使机床在图纸设计阶段预测整机特性成为可能.首先给出了结合部单元的建模方法,然后通过一个实例,说明了该方法的有效性.