基于MATLAB的爬楼轮椅设计及运动分析

提出了一种能够兼顾平地运动和上楼梯的手动爬楼轮椅设计方案.简述了轮椅的结构和爬楼原理,对轮椅的运动过程进行了运动学和动力学分析,借助MATLAB,得到了执行机构受转矩的变化图像,并根据转矩计算出驱动机构运动所需推力,借助能量法分析了轮椅的前后稳定性,验证了其安全性.为轮椅进一步改进提供了依据.     

爬楼轮椅前腿机构的可靠度灵敏度分析

针对爬楼轮椅的前腿机构,其运动精度的高低影响着爬楼轮椅整机的稳定性,运用封闭矢量法建立了前腿机构运动输入、输出模型,在同时考虑了杆件尺寸制造误差和运动副间隙误差的基础上,建立了轮腿式爬楼轮椅前腿机构输出角度可靠度、灵敏度模型,利用MATLAB编写程序对建立的数学模型进行仿真分析,得出了机构在不同运动副间隙情况下可靠度的变化规律和其在不同参数下可靠性灵敏度的变化规律,为后期提高前腿机构的运动精度设计提供理论依据。     

轮/履耦合式无障碍轮椅系统设计及运动分析

针对目前城市障碍环境下对无障碍轮椅的运动需求,将轮式移动快速性的优点和履带式移动的高越障性的优点有机地加以组合,研制开发了一种多运动模式的轮/履耦合式无障碍轮椅.其特点在于结构紧凑,通过内部变形机构和弹性履带能够快速便捷的对轮式和履带式进行自由转换,同时通过系统自动调节轮椅座椅位置和倾斜度,能够实现智能重心控制并保证轮椅的安全性和舒适性.对该轮椅的结构设计、运动特性、越障性能以及重心平衡控制功能进行了详细的分析.采用模糊控制的方法保证了无障碍轮椅调节响应速度快以及安全可靠性好的控制要求.仿真分析表明,这种无障碍轮椅具有很好的环境适应性和较高的越障能力.     

一种具有全方向运动功能的电动轮椅的设计

对全方向电动轮椅的结构、运动学性能进行了分析，提出了一种可行的总体运动控制方案，并对轮椅的直线运动、全方向运动以及初始化运动的环节给出了控制模型，同时对直线运动速度补偿系统、角位置系统进行了仿真，其结果证明了该控制策略的可行性．     

智能轮椅担架车的折展机构设计与分析

针对智能轮椅担架车折展状态之间的转换难题,提出单自由度5杆机构,对该机构进行详细的设计与分析. 通过最小包容面积法,得出扶手连杆和连架杆的最优尺寸,分别为507.9和332.5 mm;基于连杆机构的静力学分析,采用6根扭簧和RV减速电机作为连杆机构的驱动装置,减少了电机的驱动力矩,整体结构紧凑. 根据优化参数和驱动装置的计算结果,开展智能轮椅担架车折展机构的设计,分析扶手构件在如厕状态和折展状态时的应力变化,验证了该构件强度的可靠性. 研制智能轮椅担架车,采用不同重量的实验人员进行折展机构的性能测试,从机构的运动过程和电机电流变化来看,所设计的驱动装置和优化参数结果合理.     

辅助站立装置的设计与研究

随着老龄化社会的来临,老年人的日常独立生活备受关注。其中,生活中重复较多的坐立动作已成为越来越多老年人,特别是患有脊椎腰椎损伤、骨质疏松、腿部疾病的老年人不得不面对的严峻挑战。基于此,提出了一种辅助人体站立的装置,旨在帮助老年患者完成频繁的坐立动作。首先,分析了人体自然站立的运动学过程,建立了简化的人体站立数学结构模型,通过自然站立实验测定了人体膝关节的角度变化特性。其次,基于人体自然站立过程的运动学特性设计了一款人体辅助站立装置,并运用Solidkworks软件完成了机构的三维建模。最后,采用ADMAS软件进行运动仿真,确定了人体辅助站立装置的运动参数。通过实验和仿真数据对比可知,该装置符合人体自然站立的运动学规律,具有一定的辅助站立功能,可以运用在一些特定的场合如站立康复训练、久坐场合等。     

脑血栓康复训练器的机械结构设计

为提高我国脑血栓患者的康复效率,减轻护理强度,设计了一种针对脑血栓患者的康复训练机器人。该康复训练机器人可协助患者在站立姿态和坐姿之间切换,坐姿状态下,康复训练机器人可实现电动轮椅的功能,在站立姿态下可利用仿生外骨骼装置辅助患者进行行走训练。     

行星齿轮－槽轮组合机构综合（二）

对行星齿轮－槽轮组合机构进行了运动学综合，附有机构运动曲线图，机构参数表和机构特性值表，并对机构的选型方法进行了阐述．     

基于力学分析的辅助起身轮椅助力装置设计

针对一些老年人起身困难的问题,结合人体自然起身姿态,提出了一种辅助起身轮椅助力创新装置的设想,并设计出该装置的手动分合棘轮机构、传动机构、自动分合棘轮机构及抬升架。通过三维建模、力学分析进一步优化了该辅助起身轮椅助力装置;通过实物模型制作及试验,验证了辅助起身轮椅助力装置设计的有效性。     

混合输入五杆机构实现给定轨迹的功率分配

混合输入五杆机构是一种新型的可控机构,采用恒速电机和伺服电机作为驱动元,两种类型的运动通过一个五杆机构复合后,可得到柔性输出运动．通过对混合输入五杆机构的工作空间的研究．对该机构实现给定轨迹进行了逆运动学和动力学分析,得到了电动机功率计算的数学模型．为了实现对连续时变轨迹的跟踪任务,该系统采用PD控制算法对伺服电动机的运动进行控制．对混合输入五杆机构实现直线轨迹和抛物线轨迹进行了仿真研究,得出了机构在实现给定轨迹时电动机功率分配的规律．     

Mechanics analysis of a wheelchair robot with wheel-track coupling mechanism

A barrier-free wheelchair robot with a mechanism coupled by wheel and track is presented in this paper. Using the wheelchair,the lower limb disabled persons could be more relaxed to take part in outdoor activities whether on flat ground or stairs and obstacles in the city. The wheel-track coupling mechanism is designed and the stability of the bodywork of the wheelchair robot on the stairs is analyzed. In order to obtain the stability of wheelchair robot when it climbs obstacles,centroid projection method is applied to analyze the static stability,stability margin is proposed to provide the stability under some dynamic forces,and the push rod rotation angle in terms of the guaranteed stability margin is given. Finally,the dynamic model of the wheelchair robot based on Lagrange equation is established,which can be a theoretical foundation for the wheelchair control system design.     

自动多功能可调式便老轮椅的设计

针对老年人群体设计一种自动可调式轮椅,轮椅靠背通过不完全齿轮机构进行自动调整。靠背竖起可作为普通轮椅使用;靠背放平可实现平躺,可通过靠背和座椅安置的滚轴实现从轮椅到床和沙发等位置的移动。该轮椅工作稳定,性能可靠,功能实现效果较好。     

一种精密三坐标POGO柱设计与精度研究

针对飞机数字化装配中大部件调姿与对合问题,提出一种由3个具有三平动自由度的分支机构构成并联机构对飞机大部件进行支撑和姿态调整的方法.根据飞机大部件调姿对合装配工艺要求,三坐标POGO柱应具有高的设计指标,对POGO柱结构进行详细设计,并提出用于提高其工作性能的关键措施.通过综合分析引起POGO空间定位误差的因素,建立空间定位误差的数学模型,进而得到确定导轨安装基准面形位公差的方法.实验结果表明,基于3个精密三坐标POGO柱的大部件调姿方法能够满足飞机部件调姿的高精度、高刚度要求.将精密三坐标POGO柱作为数字化柔性装配系统的基础部件,通过模块化配置还可以适应各类大型部件姿态调整的应用需求.     

一种带辅助光源可升降的智能学习桌设计与实现

为了解决主光源照明时产生的书写阴影问题,基于PIC32单片机控制技术设计一种带有辅助光源可升降的智能学习桌。由控制系统、双电机螺纹螺杆升降机构、智能辅助光源和矫姿系统组成,首先采用UG软件进行三维建模,简化模型后导入ANSYS进行有限元分析,以验证整体结构设计的稳定性和正确性。最后,笔者做出实物样机,通过实验表明：升降和下降变化曲线平稳,辅助光源和矫姿系统功能良好,整体机构运行稳定,满足设计要求,为继续优化完善升降桌打下了基础,具有一定的创新性和市场推广价值。     

基于CAN通信的电动轮椅电机控制系统设计

为实现低成本高性能的电动轮椅车,开发了以FREESCALE 8位微处理器MC9S08DZ128为核心的电动轮椅电机控制器。系统采用基于CAN通信的全新架构,提高了系统的灵活性和可扩展性。结合轮椅的运行要求,设计了以电压反馈为主,带电流补偿以及过电流截止保护的双电机协调控制方案。轮椅样机运行试验证明,系统运行实验性能良好,达到了预期设计目标。     

基于核磁图像导航的前列腺针刺手术机器人

基于前列腺癌患者截石位粒子植入手术的可操作空间,提出前列腺癌粒子植入机器人的设计要求;将机器人分为位置调整模块、姿态调整模块、末端植入器3个组成部分.通过杆件尺寸设计实现3自由度位置调整机构的运动解耦,计算其工作空间可满足临床需求;姿态调整模块采用远程运动中心（remote center of motion,RCM）机构,引入平行四边形机构解决运动死点问题;末端植入器采用齿轮齿条机构驱动外针,硬质摩擦槽轮驱动内针,通过弹簧压紧机构提供稳定压紧力并设计大容量粒子弹夹.最后,利用ADAMS进行运动学分析,验证数值计算的准确性;动力学分析验证前列腺癌粒子植入机器人设计的合理可行.

     

一种支持多利益相关者协商的复杂产品概念设计方法

复杂产品的概念设计是用户、设计者、制造者、产品经理等多利益相关者参与的过程。为了支持多利益相关者参与的产品概念设计过程,基于多利益相关者的协商特点,建立了多利益相关者的产品概念设计过程模型,结合试验设计、响应面构建和数值寻优算法,提出了多利益相关者一致性协商方法,并制定了协商一致性条件不满足时的调整策略。最后以自助式轮椅概念设计中功能一致性协商过程为例,说明了该方法的具体应用。     

基于CATIA V5在上下肢康复器的人机工程学分析与研究

基于CATIAV5软件的人机工程学分析的功能,通过建立三维人体模型和康复期模型,模拟人在使用上下肢康复器过程的姿态,并对姿态的评估优化,从而得出康复器设计的优化数据,对康复器的设计具有更好的指导作用．