仿避役弹舌装置的建模和动态分析

仿避役弹舌装置是模仿变色蜥蜴舌部伸展能力强和抓取速度快的运动特点的仿生机械装置。根据生物力学和机械设计原理,该装置采用弹性嵌套式机械结构;根据机械动力学理论建立系统的数学模型,再根据机械结构参数设置合理的仿真参数,并利用Solidworks Motion软件对该装置3维模型进行仿真分析,直观实时地表达了该装置工作的动态特性;综合各仿真结果深入分析了仿避役弹舌装置运行的动态特性,从而为仿避役弹舌装置的设计和应用提供了1种理论依据。     

2-DOF并联行程放大机构结构参数优化

为研制一种能实现快速行走、运动灵活性好的仿生四足机器人,对一种能够实现机构末端位置行程放大的2自由度并联机构进行运动性能分析与结构参数优化,并将优化结果应用到仿生四足机器人的腿部机构,研制出样机。首先,推导2自由度并联行程放大机构位置反解,建立机构的线速度雅克比矩阵,对机构的工作空间进行分析。其次,建立机构运动灵活性能评价指标,揭示主要结构参数对灵活性能指标的影响规律。然后,采用容限加权法确定一组合理的结构参数,使运动灵活性能指标达到最优。最后,根据优化的结构参数设计出仿生四足机器人腿部机构和整体的虚拟样机,并进行虚拟样机运动仿真。仿真结果表明:并联行程放大机构各驱动参数变化平稳,理论速度和仿真速度误差在±1.6×10~(-6)m/s范围内,验证仿生四足机器人腿部机构设计方案和结构参数的合理性及理论推导的正确性,为该仿生四足机器人的进一步研究奠定了基础。     

新型仿生猎豹机器人的机构设计与功能仿真

设计了一款新型仿生猎豹机器人的机械运动结构,该结构设计采用汽油机提供原动力,通过液压系统驱动各个关节运动。并运用D-H齐次坐标变换矩阵建立其腿部关节的运动学方程。Pro/E软件建立猎豹机器人的三维模型。基于ADAMS虚拟样机技术对该仿生猎豹机器人进行了腿部关节的优化仿真设计,以及平面路面行走,奔跑跳跃障碍能力的仿真分析。仿真结果表明该仿生猎豹机器人机构设计合理,运动稳定可靠,具有直线、转弯行走能力和奔跑跳跃障碍能力好的特点。     

仿生四足机器人的仿真研究

为了适应复杂多变的山地环境和载重要求,以生物马为原型设计了一种四足仿生步行机器人。首先在虚拟样机软件中建立结构模型,用虚拟样机技术对机器人的运动状态进行仿真和验证,通过改进符合哺乳动物运动规律的驱动函数以提高机器人的运动灵活性,使其达到设计的步速,然后使用有限元分析软件对其在所受最大冲击力处进行分析以验证结构的可靠性。     

六足仿生机器人的设计与制作

基于仿生学原理,设计与制作了一款六足仿生机器人。利用UG NX10.0软件建立虚拟样机,实现机构的运动仿真,给出分析的步骤和方法,得到六足仿生机器人的运动轨迹和运动规律。利用3D打印技术制作了实物样机,并对该样机进行了实验,实验结果表明该机器人具有较好的机动性。     

仿水母推进的水下机器人的设计与仿真分析

以仿水母推进的水下机器人为研究对象,设计其机械架构,并就推进步态进行分析,进一步利用ADAMS软件建立了该仿生机器人的虚拟样机,对该仿生机器人进行了动态模拟仿真实验。具体地,研究了在推进过程中仿生机器人扑水柔性片、外撑杆、与线性轴承的速度和位移随时间变化的关系,以及该仿生机器人机构协调能力。仿真结果表明:该仿生机器人在一定介质流体系数下有着较好的机构协调能力,各运动曲线连续、平缓且呈周期性,可满足实际需求。     

仿生机械手的设计与仿真分析

以仿生机械手为研究对象,设计其机械架构并就屈伸形态进行分析,进一步利用ADAMS软件建立该仿生机械手的虚拟样机,对该仿生机械手进行了动态模拟仿真实验,研究在屈伸过程中仿生机械手级联杆件的速度、位移及加速度对时间变化的关系。仿真结果表明:该仿生机械手有着较好的屈伸动作能力,各运动曲线连续、平缓无突变,可满足实际需求。     

新型八足步行仿生机器人的研制

设计了一种新型的八足步行仿生机器人的机械结构,并建立腿部运动学方程。基于虚拟样机技术对该仿生机器人进行了腿部机构优化设计以及机器人爬坡能力、通过非平整路面能力、转弯步态规划等功能仿真分析。仿真结果表明,该仿生机器人机构具有控制简单、运动灵活、爬坡能力良好、转弯半径小等特点。最后研制出了该机器人小型实物样机,通过实物样机测试验证了其诸多优良性能。     

蜘蛛机器人的结构设计与运动步态仿真分析

依据多足昆虫的身体结构和运动特性,设计出蜘蛛机器人的本体结构。遵循结构仿生和功能仿生原则,基于虚拟样机技术,应用SolidWorks软件建立蜘蛛机器人的仿真模型,并结合ADAMS对蜘蛛机器人的直线行走步态和定点转弯步态进行联合仿真,得出其运动步态控制舵机的运动角度,进而验证结构设计的合理性和运动步态的稳定性。所做研究为蜘蛛机器人的实物制作提供了理论基础。     

基于ADAMS的四足仿生机器人单腿结构设计

利用ADAMS软件虚拟样机技术,设计了液压驱动的四足仿生机器人单腿机械结构。通过分析四足哺乳类动物身体结构及运动特性,设计了仿生机器人的机械机构,确定了机器人腿部自由度配置,建立了仿真模型。根据动物的实际运动步态,规划并设计了静步态及对角小跑两种步态,进行了逆动力学仿真,得到关节等关键部位输出数据。在仿真实验的基础上,设计了液压作动器的关键参数及四足仿生机器人单腿机械结构。     

基于ADAMS的仿生四足机器人运动分析与仿真

在了解国外主要研究成果的基础上,对四足机器人的关键技术进行了总结与分析。运动控制是四足机器人设计的关键技术之一,运动分析是为设计灵活稳定的物理样机及步态规划提供依据。在分析了仿生四足机器人实现运动要求的基本姿态的基础上,设计仿生四足机器人的机械结构;利用ADAMS建立了系统的考虑仿生四足机器人足部与地面接触的仿真模型,对其进行步态规划,仿真获得了四足机器人的动态特性;根据仿真结果,判断了步态规划的正确性及其影响,分析了摆动腿与地面冲击加速度过大的原因并提出了优化方案。     

一种仿生四足机器人的腿部结构设计及其轨迹规划

为了提高四足机器人的行走稳定性,在对"马腿"进行仿生分析的基础上,设计了一种四足机器人的新型腿部仿生结构,并基于该机器人的单腿运动学模型,利用复合摆线法对其足端轨迹进行了规划;通过分析足端位移、速度、加速度的变化特点,证明满足该机器人行走稳定性的要求,为后期机器人物理样机的稳定性实验提供了理论依据。     

基于ADAMS的轨道板运输车平顺性分析

轨道板运输车是一种应用于隧道内无砟轨道建设的新型设备,为确定车辆运行时驾驶员的舒适性感受和合理的行驶速度,提出一种基于ADAMS软件的轨道板运输车平顺性分析方法。该方法建立了车辆行驶加速度、频率与人体舒适性感受的关系,首先在ADAMS中建立仿真模型,然后计算输出水平方向和垂直方向的加速度曲线,通过Fourier转换得到功率谱密度曲线,最后利用MATLAB软件求解各方向的加速度均值和总加速度均值。分析结果表明,轨道板运输车在水泥路面行驶时,最大加速度为0.608 2 m/s~2,驾驶员感受为"舒适性较好"且不会引起人体共振;在粗糙水泥路面行驶时,最大驾驶度为0.717 2 m/s~2,驾驶员感受为"舒适性一般",容易造成人体疲劳,建议降低速度。     

多足机器人的设计与仿真分析

运动的平稳性和爬坡能力是多足机器人的重要性能指标,利用虚拟样机技术做运动学仿真分析来验证该装置的合理性,并对其做步态规划和运动学分析。基于仿真模型,分别对多足仿生机器人的行走能力、爬坡能力和越障能力进行仿真分析。通过对仿真结果的分析得出该多足仿生机器人具有跨距大、幅度高和速度波动小等特点,具备25°以下的爬坡能力和良好的地形适应性。从而验证了此种多足仿生机器人设计的合理性和可靠性。     

仿生拱泥机器人运动过程计算机仿真研究

提出了利用计算机仿真技术研究仿生拱泥机器人运动规律的思想。以建立的仿生拱泥机器人运动数学模型为计算机仿真模型,对仿生拱泥机器人工作时的运动过程进行了计算机仿真研究。编制了大量仿真程序,获得了较好的仿真结果。通过运行相应的仿真程序,可以在计算机上直接观察到仿生拱泥机器人运动的全部过程,也可以观察到仿生拱泥机器人各部分工作的逼真情况。在此基础上,可以进行仿生拱泥机器人运动学、动力学仿真和仿生拱泥机器人虚拟样机的研究工作。同时,相应的研究工作也为改进基于蠕动原理仿生拱泥机器人试验样机的设计,并为设计基于蠕动原理仿生拱泥机器人工作用机和进行仿生拱泥机器人的应用分析奠定一定的理论基础。此外,这些工作也为研究其他仿生机器人提供了一定的条件。     

小型无人机气动肌腱式弹射系统动态仿真与优化

针对冲击气缸式无人机弹射系统耗气量高、质量大、动态特性差等弊端,提出了一种仿生气动肌腱式无人机弹射系统,利用气动肌腱的弱非线性,通过配置楔角以改善无人机加速阶段的受力情况,减缓加速度波动。对该弹射系统进行数学建模和动力学分析,并搭建Simulink模型对该系统进行仿真求解;通过MATLAB与Simulink对现有加速轨道通过多目标遗传算法实现进一步优化。优化后的加速轨道能提升加速度均值、气动肌腱能量利用率和起飞速度,且降低了加速度峰值,加速度波动在原有基础上降低了76.79%。仿真和优化结果表明,提出的气动肌腱式无人机弹射系统不仅避免了冲击气缸式弹射系统的缺点,还能进一步平缓加速度,减小整体系统的最大过载。     

煤矿救援机器人虚拟样机仿真分析

运用虚拟样机技术,在CATIA环境下建立煤矿救援机器人三维实体模型并对其结构和运动姿态进行仿真分析。以机器人自撑起运动为例,建立其动力学模型,在ADAMS下进行运动学和动力学仿真。分析机器人在完成自撑起运动时,摆臂的速度、加速度与驱动力矩的变化规律,为煤矿救援机器人的进一步仿真分析提供依据,同时也为煤矿救援机器人控制系统设计提供可行的理论数据。     

一种新型的多足仿生机器人的机构设计与研究

提出一种新型的多足仿生机器人的运动机构,该机构具有运动灵活,自由度少的特点.利用D-H矩阵对该机构基本运动单元的运动学进行了理论分析,给出了运动学方程.基于虚拟样机技术对该运动学方程进行了仿真验证,结果表明运动学方程是正确的.建立了这种新型的多足仿生机器人的虚拟样机,并对其进行了虚拟样机的仿真研究.制作出了简易的一对足的实物试验机构.     

一种仿生四足机器人腿部机构的运动学分析与验证

提出了一种用于仿生四足机器人的新型串并混联腿部机构。首先介绍了四足机器人的结构组成,然后基于矢量分析法推导了该串并混联腿部机构的运动学正解与反解方程,并采用蒙特卡洛法求解了机器人腿部机构的工作空间,求出腿机构的速度雅克比矩阵。最后引入基于零冲击原则的足端轨迹,采用Adams软件对机器人单腿模型进行了虚拟样机仿真。仿真结果表明：各驱动电缸的速度变化曲线与理论计算结果一致,误差在±1×10-3m/s范围内,验证了机器人运动学模型的正确性,间接验证了机器人位置方程和工作空间求解的正确性,为腿部机构的静力学分析和动力学分析及整机结构优化奠定了基础。     

多足仿生步行机器人的机构设计与功能分析

设计了一种新型的多足仿生步行机器人的机械结构,运用D-H齐次坐标变换矩阵建立其运动学方程,并以最大越障能力为目标函数以连杆长度为约束函数对腿部机构进行优化,得出最佳多足仿生步行机器人的机械结构。基于虚拟样机技术对该多足仿生步行机器人进行爬坡能力、通过复杂路面能力、转弯步态规划等功能分析。仿真结果表明该多足仿生步行机器人机构具有自由度少、控制简单、运动灵活、爬坡能力良好、地形适应性强、转弯稳定性好等特点。