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。     

一种康复用多自由度假肢肘关节气动平衡机构的优化设计

借助优化算法设计了一种平衡小臂肘关节重力矩的气动拉杆机构.在优化设计中,充分考虑了安装空间、传动效率、小臂运动范围、对小臂重力矩的平衡效果等多方面的因素,建立起该结构的运动数学模型,确定了结构设计中的待优化变量,设计了约束函数与目标函数,用MATLAB编制了相应程序,采用有约束问题最优化算法求得本结构的综合最优解.最后...     

康复用多自由度假肢大臂外摆机构的优化设计

康复用6自由度机器人型假肢的大臂外摆机构采用直线电机驱动。为得到其合理的安装结构形式,在充分考虑安装空间,传动效率以及假肢大臂的重量和运动范围等多方面因素前提下,采用了优化设计方法。建立起结构的运动数学模型,确定了设计变量,设计约束以及其目标函数,然后编制了MATLAB优化程序,采用最优化理论中的复合型算法求得本结构的综合最优解。最后根据优化结果编制了仿真程序,输出了运动仿真图形,证明了设计的合理性。     

多自由度假肢运动学分析

对某种机器人型假肢的结构进行了设计,将假肢设计成具有5个运动自由度和1个局部自由度的结构。通过对机器人型假肢结构的特性分析,用D-H法建立了假肢各连杆的坐标系,并推导、获得了假肢手部相对于基础坐标系的运动学正解矩阵方程。在此基础上,借助蒙特卡洛方法,分析了假肢的有效工作空间,并在MATLAB环境下,用图形的方式对其进行了仿真显示。该假肢的工作空间为一椭球缺形状,工作空间的形状紧凑,无空穴和空洞。     

基于MATLAB与ADAMS的踝部主动式假肢设计

为克服踝部被动式假肢的一些弊端,提出了一种适用于踝部关节假肢的主动式设计。通过对人体步态行进过程进行采集与分析,得到相关曲线;运用MATLAB对曲线进行解析,得到相关曲线函数f(x);同时设计一种主动式的机械结构,并基于ADAMS分析其运动,得出相关曲线函数g(x);通过验证f(x)与g(x)的误差,来验证设计的合理性与实用性。     

空间机构作为假肢髋关节的运动学可行性

本文针对单轴铰链髋关节的轴线平行地面所引起的步态畸形及稳定性差等问题,分析了人体髋关节的解剖结构和运动特点基础上,首次提出了用单自由度空间机构作为假肢髋关节的设想,并结合假肢髋关节的结构、使用条件,设计了空间髋关节机构。本文改变了用单轴铰链和平面机构作为假肢关节的传统观念,探索了用空间机构作为假肢髋关节的可行性。因此在下肢假肢的分析设计方面具有重要的参考价值。     

下肢假肢机构的仿生构形设计与实验研究

下肢机构的仿生构形设计一直是拟人机器人与康复假肢研究的重要课题。通过测量、分析健康人体下肢结构构形与步态模式特征,利用相似性原理,对下肢假肢机构进行仿生设计,结合实际科研项目的样机实验分析。所设计的新型下肢机构在运动学和力学规划模式上逼近真实人体,能够实现拟人化的功能代偿,也可为机器人的拟人化设计提供设计参数和实验对比的依据。     

智能假肢膝关节的优化设计及运动学分析

智能假肢膝关节是一种代偿下肢缺失功能的机械电子装置,可以采用双摇杆机构实现对假肢膝关节运动特性的模拟。针对假肢膝关节行走过程中能量消耗过大、稳定性较差的问题,以假肢膝关节机构峰值驱动力矩最小为优化目标,建立了优化模型;在满足性能与结构的约束条件下,运用复合形法对该模型进行优化求解,得到了假肢膝关节机构的最佳结构参数;在此基础上,利用ADAMS软件进行了虚拟运动仿真。结果表明:优化后的智能假肢膝关节具有优良的仿生性能,其峰值驱动力矩相比优化前降低了40%,驱动力矩变化范围缩小36%,大大地提升了智能假肢膝关节的稳定性与续航能力。     

一种三平移并联机器人机构的多目标优化设计

设计了一种2RRPaR+PPaP三平移空间并联机构,推导了该机构的位置正反解方程和雅可比矩阵。以工作空间和全局灵巧度为优化目标,建立优化数学模型。以工作空间散点数目最多和全局灵巧度值最大为原则,采用差分进化算法进行优化设计,得到机构的最优参数。通过比较优化前后机构的工作空间和灵巧度值,结果表明,优化后机构的运动性能得到较大改善,为该机构的设计及应用奠定了基础。     

爬楼轮椅后腿机构多目标优化设计

爬楼轮椅后腿机构是典型的平面二自由度五连杆机构,杆长尺寸对其性能产生很大的影响。为了得到最优的杆长参数,建立了五连杆机构的运动学模型和动力学模型,分别在运动学层面和动力学层面上提出了多个性能指标,以其作为目标函数和约束条件建立了机构多目标优化数学模型,利用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法得到了Pareto最优解。最后分别以各个性能指标值最小和权衡各个性能指标值为依据列出了几组最优设计点,包括杆长参数和对应的各个性能指标值,人们可以根据设计要求和工程实际经验来权衡选取满足不同要求的优化结果。     

气动机械手控制回路设计

介绍一种全气动控制机械手的控制回路,克服了信号-动作(X-D)状态图法、卡诺图图解法等较繁琐的缺点.     

基于免疫遗传算法的离合器压紧弹簧优化设计及MATLAB实现

阐述了免疫遗传算法的基本原理,并在MATLAB环境下采用免疫遗传算法对离合器压紧弹簧进行了优化设计.实验表明免疫遗传算法对离合器压紧弹簧的优化设计效果明显.     

基于MATLAB的在工程事故分析中的优化设计

主要使用MATLAB工具箱分析在工程事故中制造公差对工程质量的影响,分析发生工程事故的根本原因,根据分析结果采取相应措施以减少事故的发生。     

风动大理石雕刻器的结构设计及计算

介绍了风动大理石雕刻器的工作原理，在计算了冲击力的基础上，对雕刻器的结构进行了设计和力学分析。     

基于MATLAB的胶印机齿轮传动优化设计

介绍齿轮切向综合误差在传动中对长周期误差的影响,减小最大转角误差,提高齿轮运动的平稳性和传动精度.利用MATLAB平台建立齿轮传动的优化设计数学模型,通过实例进行编程运算,结果表明通过优化设计可以提高齿轮运动准确性.     

基于MATLAB的二级圆柱齿轮减速器优化设计

传统减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案,虽然也能获得满足给定条件的设计方案,但方案一般不是最佳的。在系统研究二级圆柱齿轮减速器优化设计目标、设计变量和约束条件的基础上,建立了优化设计数学模型。利用MATLAB的优化工具箱,对减速器进行优化设计,简化了复杂的编程,提高了设计效率和质量。     

基于遗传算法的发动机气门弹簧的优化设计

本文就发动机气门弹簧,具体阐述了遗传算法在发动机零部件优化设计中的应用。通过实例计算表明,该算法具有较好的应用前景。     

圆柱薄壳结构动态综合优化

根据低噪声水下航行器壳体的设计要求,通过分析水下圆柱壳体结构振动和声辐射特性,及应满足的稳定性和强度要求,得出了低噪声圆柱薄壳结构优化设计方法.运用MATLAB优化工具箱对鱼雷圆柱壳体进行了结构优化设计,通过分析得出该圆柱壳体应满足的约束条件,得出了优化结果.     

先导式气动截止阀的设计

论述了自动控制截止阀的工作原理，以实例计算分析了先导式气动截止阀的特点。