无动力外骨骼助力机器人研究进展

无动力外骨骼助力机器人具有无能耗、成本低、使用便捷等优势,可广泛应用于工业制造、医疗康复等多个领域。系统阐述了无动力外骨骼助力机器人的定义与分类,介绍了助力原理;绘制了国内外典型无动力外骨骼助力机器人机构运动简图并简述了相应的结构原理;最后根据调研结果归纳了现阶段存在的不足、需要突破的关键技术等。对于无动力外骨骼助力机器人的研究与应用具有一定的参考价值。     

下肢动力外骨骼设计分析与实验

为有效解决下肢肌肉功能退化及中风偏瘫等疾病导致的老年人下肢运动功能障碍,从康复医学的角度,分析了康复运动对下肢功能障碍患者恢复的重要性,结合人体生理结构,建立了人体肌骨模型,进行了肌骨仿真分析。为了准确判断患者的运动意图,设计了3种外骨骼专用传感器。在此基础上,提出了力感知助力关节结构方案,并设计了下肢动力外骨骼整体结构,进行了人机耦合运动学仿真分析。在结构设计的基础上,设计了下肢外骨骼的硬件及电气系统。为了验证理论研究的正确性,加工了外骨骼实验样机,进行了相关实验。实验结果说明,设计的外骨骼专用传感器可以准确获取相应信号,助力关节可以提供较大的关节助力,设计的下肢动力外骨骼能够准确判断患者的运动意图,可以长时间稳定安全地进行平地行走及斜坡行走。     

无动力下肢外骨骼机器人研究综述及发展趋势

无动力下肢外骨骼机器人,可运用于医疗康复、运动助力以及负载作业等场景。系统阐述了无动力下肢外骨骼机器人的发展背景及助力形式;对国内外无动力下肢外骨骼机器人的研究历程进行综述,按多关节和单关节进行分类,重点总结了两类机器人的结构、特点、优劣势以及效能评估等;围绕无动力下肢外骨骼机器人的关键技术与未来发展趋势进行了分析与展望。     

深海液压动力单元振动噪声跨介质传播建模

为有效减少深潜器耐超高压装备仓的体积,深海液压动力单元多封装在箱体内,并置于舷外,通过压力补偿器实现单元内外压力的平衡。然而,由于缺乏壳体屏蔽,置于舷外液压泵的振动噪声更易于被声呐捕捉,造成深潜器隐身能力降低。深海液压泵的振动噪声传递需跨越油液-油箱壁-海水等多种介质,且液体介质属性随海水深度而变化,噪声传递机制异常复杂。采用声-固耦合的声学仿真方法,合理简化液压动力单元的深海液压泵和壳体壁面模型,研究在不同海深下,液体介质属性、深海背压、声速等多种参数对深海液压泵噪声传播距离以及噪声衰减幅度和指向性的影响规律,为提升深潜器隐身性能提供理论依据。     

负重外骨骼机器人液压驱动系统的初步设计

该文首先介绍了负重外骨骼机器人的工作原理及其液压系统的组成,并在此基础上初步设计了液压系统的原理图.借助动力学仿真软件ADAMS,对负重外骨骼机器人进行了运动学动力学仿真,然后根据仿真结果重点确定了液压缸的关键技术参数,为液压缸元件的选型提供了依据,而且还为负重外骨骼机器人人机协调性控制研究奠定了可靠的理论基础.     

轧机辅助液压动力单元节能分析研究

节能技术研究是当今世界发展的一个重要方向,尤其是液压系统的节能设计更具有十分重要的意义。以五机架冷连轧机辅助液压设备系统为研究对象,给出了比例压力和流量阀系统、负载敏感变量泵系统和伺服电机泵控系统三种动力单元模式,然后基于液压仿真软件AMESim建立了这三种动力单元的仿真模型,分析了三种动力单元模式下冷轧机升降、传送及压辊过程的工作功率和系统能耗。仿真结果显示,伺服电机泵控系统的能耗最低,相对节能效果最好。     

船海工程大功率、大流量液压动力单元 减震分析与优化设计

船海工程大功率、大流量液压动力单元振动直接影响船员职业安全健康和设备的使用寿命。从液压泵组和冷却器组件弹性隔振、管系柔性连接、液压泵输出压力脉冲缓冲等措施进行减震设计,并通过仿真设计进行减震效果验证和优化设计,有效地实现减震目标。     

基于振荡器的助行外骨骼跟随助力控制研究

针对外骨骼机器人在辅助人体步行过程中存在的人机交互不协调问题,对人体运动意图识别方法以及外骨骼关节助力矩柔顺性控制进行了研究。通过分析人体正常步行过程中步态特征,提出了基于振荡器相角的运动意图识别方法;分别利用仿真计算和实验平台试验,对基于振荡器相角的外骨骼步行跟随助力控制原理及性能进行了验证,同时在实验平台验证了解决初始零位自动补偿和静止状态防抖的相应算法;进行了5名实验对象参与的助行外骨骼样机10 m步行试验。研究结果表明:穿戴助行外骨骼步行相比自由步行,平均步行速度提高了20.16%,且实验对象反馈外骨骼助力无突然的跳变或抖动;基于相角振荡器的助行外骨骼跟随助力控制,不但能准确适应人体行走步幅步速,而且能有效提供柔顺的髋关节助力矩,实现顺畅的自然步行。     

汽车电动液压助力转向系统的仿真分析

研究了汽车电动液压助力转向系统(简称EHPS)的结构组成和工作原理。通过建立系统的状态空间方程,搭建了系统的Simulink仿真模型。对系统中转速电流双闭环控制直流电动机的响应特性、跟随特性和抗负载干扰特性进行了仿真分析,分析结果为电动机的选择与匹配提供了理论指导。对液压泵排量、扭杆刚度和活塞的工作面积对系统工作性能的影响进行了仿真分析,分析结果为EHPS的性能分析和优化设计提供了理论依据。     

基于LQG理论的液压主动悬架仿真研究

建立了伺服方向阀构成的液压主动悬架系统的单轮数学模型,将系统最优控制问题归结到标准LQG问题后,通过仿真,得出了在有诸多约束的情况下,用普通的液压伺服系统也能得到较好的振动控制效果的结论,并对全状态反馈控制与输出反馈控制进行了讨论。     

液压动力系统运行状态识别技术研究

以机械工程中液压动力系统为对象 ,在理论分析以及大量试验研究的基础上 ,给出了基于电流信号功率谱特征的液压动力系统 4种运行状态标准模式。提出了基于灰色关联度计算的模式识别方法 ,该方法能很好地识别出液压动力系统正常以及电动机故障、机械故障、油泵故障的发生。此外 ,灰色关联度算法简单、计算量小 ,可以实现在线监测。     

基于CFD流态分析技术的水力机组转轮改型研究

采用CFD流态分析技术,以三维紊流场的分析结果为依据,对水电站的轴流式转轮进行改型.改型结果表明应用CFD流态分析技术预测的水轮机性能具有很好的准确性,三维紊流场分析结果为叶片改型提供了详细的数据,提高了水轮机转轮改型设计的水平.     

基于开关液压源的深海水压型能量供给技术研究

提出一种在深海海底直接利用海水的压力进行发电的能量供给技术,并将开关液压源理论应用于其海水液压马达的驱动控制,实现了流量的复用以及输出转矩与负载的自动适应,大幅度提高能量的转换效率。在此基础上,提出相应的输出电压控制方法,并进行了理论分析和仿真研究。结果表明,该系统具有良好的抗干扰能力,但响应速度相对较慢。     

基于热分析的双螺杆压缩机转子的应力疲劳研究

由于双螺杆压缩机工作过程中产生的温度场导致转子产生热变形和热应力,容易引起转子发生疲劳破坏,因此分析温度载荷作用下螺杆转子的应力疲劳具有重要意义.基于有限体积法数值模拟压缩机工作过程中的温度场,利用GGI(General Grid Interface)插值技术将温度载荷传递到转子结构网格上,建立了基于松耦合的热固单向耦...     

基于滚动状态轮胎温度场的稳态热分析

首先阐述了轮胎温升机理,即轮胎应力、应变与温度的关系,然后以试验数据为基础,分析了基于滚动状态轮胎稳态热状况,应用回归技术对试验数据进行了回归分析,建立了稳态时轮胎表面温升与工作条件(速度、载荷、胎压及环境温度)单因素变化回归方程,并分析了稳态时轮胎内部温度场分布;应用多元回归技术建立了轮胎表面稳态温度与工作条件多因素变化回归方程,并对其进行了F分布检验,表明所建回归方程可信度很高。回归方程可用于初步预测轮胎温升及指导轮胎设计,同时,为研究轮胎爆裂机理及提出预防措施奠定了基础。     

基于滚动状态轮胎温度场的稳态热分析

首先阐述了轮胎温升机理 ,即轮胎应力、应变与温度的关系 ,然后以试验数据为基础 ,分析了基于滚动状态轮胎稳态热状况 ,应用回归技术对试验数据进行了回归分析 ,建立了稳态时轮胎表面温升与工作条件 (速度、载荷、胎压及环境温度 )单因素变化回归方程 ,并分析了稳态时轮胎内部温度场分布 ;应用多元回归技术建立了轮胎表面稳态温度与工作条件多因素变化回归方程 ,并对其进行了F分布检验 ,表明所建回归方程可信度很高。回归方程可用于初步预测轮胎温升及指导轮胎设计 ,同时 ,为研究轮胎爆裂机理及提出预防措施奠定了基础     

基于热变形分析的液体静压电主轴系统参数优化

液体静压电主轴系统的热变形严重影响机床加工精度,有必要对电主轴系统热变形的影响因素进行分析,以减小系统的热变形量。利用有限元法,分析在工艺参数和结构参数不同取值条件下某液体静压电主轴系统的热变形情况,重点分析冷却水流量、轴承供油压力、主轴转速、轴承结构参数对主轴热变形的影响。结果表明,电主轴系统的最大变形出现在主轴前端安装砂轮处;冷却水流量和供油压力的改变对主轴前端面径向最大热变形的影响规律显示,当冷却水流量和供油压力达到一定值时,系统的热变形已得到有效控制,若再增大冷却水流量和供油压力,热变形量减少的幅度较小;在不同的主轴转速下,润滑油的流动状态不同,润滑油在紊流条件下的主轴前端面径向最大热变形超过层流条件下的2倍。运用均匀设计试验,得到轴承长径比和轴承轴向封油边长度的优化参数值,使主轴前端面径向最大热变形控制为最小。     

基于超椭球模型的飞机液压刹车系统故障树分析

采用基于超椭球模型的故障树分析方法来解决飞机液压刹车系统故障树中底事件故障率概率统计信息不充足的问题,并对该系统进行可靠性评估。根据液压刹车系统原理和故障机理建立系统故障树,引入超椭球模型来描述底事件不确定性,推导了系统顶事件失效概率以及各底事件重要度基于双层蒙特卡洛法的仿真流程,并与区间模型下故障树分析进行对比。结果表明:超椭球模型下的故障树分析只需要底事件失效概率取值范围,而不要求精确的概率统计信息,且相对于区间模型,其结果更加精细,更加符合工程实际。同时通过底事件重要性测度分析可以确定关键失效事件,为刹车系统改设计及重点维护提供指导。     

超高压气缸动态热载荷有限元分析

超高压压缩机工作过程中产生的动态载荷是影响压缩机强度与寿命的一个重要因素,其中热载荷与机械载荷的耦合又是非常严重.以有限元法为基础,建立了52 MPa超高压气缸在工作循环中的热载荷的动态模型,预测了动态响应与稳态响应之间的函数关系,并通过冷启动和热启动的仿真分析,给出了其作用规律.该模型还可用于气缸危险区域的排查和气缸结构的优化分析.