双摇杆假肢膝关节的运动学与动力学分析

膝关节是人体正常运动的重要部位.为了满足下肢截肢患者恢复正常运动功能的需求,设计了一款双摇杆机构的假肢膝关节.首先,建立了下假肢的简化模型,通过对模型的运动学分析,获得了相关关节角度、角速度、角加速度等参数.通过动态静力分析法对双摇杆的各个杆件进行动力学分析,最终得到输出阻尼力与驱动力矩之间的平衡方程.通过Adams仿...     

一种智能膝关节假肢及其控制算法研究

为了使下肢假肢的功能更趋近于人体下肢,提出了一种智能膝关节假肢的设计方法及其相应的控制算法。首先,根据人体膝关节的结构特点,设计仿生膝关节的机械组件。并在此基础上,为其添加分体式的膝关节阻尼控制模块。然后,为阻尼控制模块添加控制算法[传统PD控制算法、微粒群(PSO)优化的BP神经网络PD控制算法]。最后通过步态测试对比两种不同算法的实际控制效果。最终的实验结果表明：在行走的摆动相,PSO-BP-PD控制相较于传统PD控制,膝关节摆动角度的控制准确度提升5.1°,稳定度下降0.7°。     

新型假肢膝关节的设计与仿真研究

假肢膝关节是假肢最重要的结构,对假肢性能具有至关重要的影响。从仿生性角度出发,提出一种新型假肢膝关节结构。以踝关节轨迹作为步态评判标准,建立机构的运动学模型。论述模型结构的优化原则、目标函数以及约束条件,运用LINGO软件编程对模型中的尺寸参数进行优化。将优化后的结构模型运用ADAMS进行仿真分析,验证模型及优化的正确性。仿真结果表明,运用设计的新型假肢膝关节的假肢能够较好地模拟正常人行走的踝关节轨迹,具有较好的行走步态。     

基于ADAMS的簇绒地毯机针连杆机构动力学分析

簇绒地毯机具有多套连杆机构,连杆机构运动状况直接影响织布的质量及织机的工作效率。以簇绒地毯机针连杆机构为研究对象,采用ADAMS仿真软件对簇绒地毯织机针连杆机构建立简易模型,并进行动力学仿真分析,得到簇绒针连杆机构各铰接点处的支反力、工作阻碍力矩和作用在曲柄上的平衡力矩曲线图,并与实验数据进行数值分析得到的曲线图进行对比,验证了动力学仿真分析的正确性,并为簇绒针连杆机构的优化设计提供了依据。     

智能上肢假肢气动平衡机构的优化设计

智能上肢假肢是一种拥有6自由度的仿人体上肢的假肢机构,其肩部舵机驱动大臂做旋转运动,实现假肢的前后摆动。由于该机构肩部关节为垂直关节机构,以及大臂本身重力矩的存在,导致其抓取重物的重量非常有限,故需要考虑平衡大臂重力矩以减小肩部舵机的驱动力矩,为此该智能上肢假肢设计有气动杆平衡机构。通过建立机构运动数学模型,确定机构待优化参数,设计机构目标函数和约束函数,利用MATLAB复合型优化设计算法,解决该约束优化问题,求得综合最优解,获得了优化设计计算结果及其运动仿真图形。     

磁流变假肢膝关节CT+PD轨迹跟踪控制研究

以磁流变阻尼器为制动器的磁流变假肢膝关节具有阻尼连续可调的优点,但如何使其具有较好的仿生性是限制磁流变假肢膝关节商业化发展的重要因素。基于健康人在平地行走的步态数据,建立单轴式磁流变假肢膝关节处于摆动相内的动力学模型。在传统比例微分(Proportional Derivative,PD)控制基础上,引入计算力矩(Computing Torque,CT)控制方法,提出CT+PD轨迹跟踪控制算法,并对单轴式磁流变假肢膝关节小腿摆动角度进行控制。介绍了CT+PD轨迹跟踪控制算法原理并对其稳定性进行分析。建立磁流变假肢膝关节控制系统,并将PD控制器与CT+PD控制器对比,仿真得到CT+PD控制器的最大绝对误差为4.6°,而PD控制器的最大绝对误差为12.3°,证明了CT+PD轨迹跟踪控制对磁流变假肢膝关节轨迹跟踪的有效性。     

风电叶片模具翻转机构动力学分析及优化设计

翻转机构是大型风电叶片成形中的重要工艺装备,用来实现叶片成形过程中模具的合模与开模.传统机械行车翻转具有振动大、生产效率低、安全性差等缺点,为解决这些问题,采用液压为动力设计模具翻转机构,并对液压翻转机构进行动力学的分析和优化,为随后的液压控制系统和电控部分的设计打下了理论基础.     

基于膝关节阻尼器特性的假腿系统动力学建模

从解决完整约束的质点动力学问题的普遍方程拉格朗日方程出发,考虑关节间的液压阻尼,建立液压阻尼控制的针阀位置变量与液压阻力力矩之间的关系模型,从而推倒出了基于非线性阻尼特性参数的假腿动力学数学模型;通过对动力学模型的Matlab仿真表明:设定针阀位置变量X的不同值,可以得到假腿摆动相膝关节转动角度θ2的不同变化规律;随着针阀位置变量X的减小,膝关节的摆动幅度逐渐减小,速度不断加快;所建立的基于非线性阻尼控制参数与人体髋关节力矩的假腿动力学模型符合真实人体的控制规律。     

基于ADMAS的二维转动平台运动学分析

介绍了一种二维转动平台，重点阐述了机械动力学分析软件ADAM运动学模型的建立过程和运动学仿真过程，并仿真分析了该二维转动平台的运动学特性。     

新型欠驱动拟人假肢手指的设计与分析

根据欠驱动原理设计了一种用于拟人假肢手的新型欠驱动手指.通过静力学分析得到了手指抓取力的表达式以及影响因素.通过分析和仿真表明,该欠驱动手指结构简单,并具有很强的抓取形状自适应能力,抓取性能优异.这种设计和分析方法为拟人假肢手指的设计提供了一种新的思路.     

假肢膝关节四杆机构的优化与仿真

从满足人体运动过程中假肢与人体的协调性出发,对假肢膝关节部位的构型进行选取,并对该机构进行了运动学分析;针对个人膝关节瞬心轨迹曲线,提出该机构尺寸参数的优化数学模型,对该机构的参数进行优化,使目标函数中机构瞬心坐标与人体膝关节瞬时转动中心理想值之差最小,即该机构的实际瞬心轨迹与理想的膝关节瞬心轨迹相接近,满足人体下假肢膝关节机构协调性的设计要求,通过Matlab优化工具箱进行优化计算并获得机构模型,又应用AD-AMS对机构模型进行运动学仿真,验证优化结果的可用性。     

基于ADAMS的多功能智能采矿车的动态仿真设计

介绍了在ADAMS环境下多功能智能采矿车的设计和动态仿真的方法,以及采矿车各个部分的创建过程和实现的功能,同时设定合适的初始条件对采矿车的运动进行模拟仿真。ADAMS为大胆开阔的设计提供了一个很好的仿真环境。仿真结果表明该设计理论上可以较好的实现所需要的各种功能。     

三球销式等速万向节动力学仿真分析系统

在分析三球销式等速万向节工作原理及各种接触碰撞模型的基础上，建立了万向节含间隙机构运动副的动力学模型；并结合对ADAMS软件的二次开发，完成了三球销式等速万向节动力学仿真分析系统的开发；通过实际算例，验证了本系统的正确性和良好的使用效果。     

下肢康复助行机构本体设计及运动学分析

康复机器人是目前研究的热点方向之一,这里针对人体下肢关节的五自由度模型,设计了下肢康复助行机构,并应用ADAMS对其进行了位移、速度、加速度特性仿真分析,为实际的医疗康复及机构的智能控制提供了重要数据。     

Design and control of an active artificial knee joint

A passive above knee prosthesis being currently in use does not respond adequately to the needs of daily living activities of an amputee due to its limited functions. Therefore, this study deals with design and testing of an active above knee prosthesis. The essential part of this prosthesis is the knee joint actuator based on active control of basic flexion and extension functions of the knee joint with the motor. The imitation of walking gait pattern by the proposed prosthesis was provided with a trajectory control scheme for the knee joint angle in accordance with the necessity of rule-based control approach.     

垃圾转运设备翻转机构动力优化

在ADAMS中建立垃圾压缩设备翻转机构的样机模型,通过改变翻转机构各铰点的坐标,对翻转机构油缸的最大受力进行优化,得出各铰点的最佳位置坐标,使整个翻转机构具有良好的油压特性且运行更趋平稳。     

下肢康复机动力学分析及仿真

用封闭矢量法对康复机的五杆机构进行运动学分析,并利用其结果进行动态静力学分析,已知调整杆位置,求解康复机工作时各个杆件受到的外力,以及瞬态在曲柄和调整杆运动轴上产生的反作用力矩M和M5。同时运用ADAMS软件对工作状态中的康复机进行仿真,进一步观察不同的调整杆位置对M和尬的影响。     

双足机器人四连杆仿生膝关节的研究

机器人关节通常采用二连杆单轴关节，仿生特性不强。结合生物医学人体关节研究成果，研究了一种四连杆封闭链仿生关节；给出了一种由四连杆机构组成、智能MR阻尼器控制的多轴仿生膝关节机构；并与人腿膝关节对比分析了四连杆膝关节的仿生特点；通过多变量优化设计方法求解膝关节机构和阻尼器安装位置参数；并建立了仿生膝关节的虚拟样机，进行仿真，结果表明四连杆关节有好的仿生特性。     

一种膝关节角度测量及其校准方法

针对膝关节角度测量问题，给出了一种基于微型加速度传感器测量角度原理的膝关节角度测量方法，该方法结合固定于膝关节同一位置但不同轴向角度的两个微型加速度传感器的测量数据，联合推算出膝关节角度。根据两个传感器输出加速度向量模相等的原理，进一步提出了测量角度的交叉校准方法。实验结果表明，采用该方法建立的膝关节角度测量系统，测量成本较低，测量精度达到±1．5°。