一种手指关节康复训练器械的设计与动力学仿真分析

针对指伸肌麻痹、手指及腕挛缩无力等手指功能障碍患者康复设计了一种可穿戴式康复训练器械。整体器械与上肢固定护具结构基于逆向工程个性化定制。通过推导其位形运动学,求解训练器械的各个关节运动参数与指节的位置姿态之间的关系,探究康复训练过程。使用ADAMS对手指关节康复训练器械做动力学仿真分析,验证了手指康复训练器械设计方案的正确性。按照该方案3D打印制作出物理样机,开展试验对比和优化设计,为实现个性化上肢关节康复训练器械的研制提供重要技术支持。     

大公称力行程冷挤压机肘杆机构的优化分析

介绍了决定冷挤压成型效果的关键机构—肘杆机构的特点,并分析大公称力行程冷挤压机的成型特点,进而将普通肘杆机构演变为变形肘杆机构;对变形肘杆机构进行运动学分析,建立数学优化模型,采用内外惩罚函数法对变形肘杆机构各关键参数进行优化,进而得到满足大公称力行程冷挤压机肘杆机构的参数组合。最后根据优化得到的结果,建立实体模型并进行运动仿真,绘制出不同参数下的滑块速度行程曲线,根据冷挤压成型特点,选择符合要求的曲线参数,即为优化结果。     

可站立式电动轮椅机构设计及运动学仿真

提出一种可站立式电动轮椅机构的设计方案,分析其工作原理,建立了数学模型.根据人机工程学中的人体结构测量数据及机构几何关系,设计了各杆参数.运用UG NX5对机构进行了运动仿真,得到各铰链点的位移曲线,验证了机构设计的合理性和方案的可行性.     

三角肘杆伺服压力机性能研究与仿真

对比分析了三角肘杆伺服压力机的运动性能。针对伺服压力机三角肘杆机构建立了运动学模型,计算绘制出滑块运动特性曲线,并进行了运动仿真。通过与普通肘杆机构实例比较分析,说明了三角肘杆传动机构的性能特点,以及参数对滑块运功的影响规律。     

关节-轮式爬杆机器人多姿态力学模型与稳定性研究

现有的爬杆机器人在研究中常侧重于越障能力或负载能力某一方面,无法同时满足实际生产对这两方面提出的高要求,为此设计了一种新型关节—轮式爬杆机器人,兼具了轮式机器人较强的负载能力和关节式机器人良好的越障能力。建立了爬杆机器人在轴向、周向、翻转运动姿态下的整体力学模型和基于稳态侧偏理论的弹性车轮力学模型,研究了夹紧力对运动方向和稳定性的影响。根据理论计算结果,在ADAMS中对爬杆机器人虚拟样机进行动力学仿真,实现了三种姿态下的稳定运动,验证了机器人设计及力学模型的正确性。     

液压驱动双曲肘斜排列七支点合模机构的分析研究(续)

双曲肘斜排列七支点合模机构是一种创新的注射机合模机构,液压驱动系统根据肘杆机构的特性进行设计,两者之间相辅相成使机构的性能进一步提高.研究了机构的运动学、力学的性能,分析了机构运行性能与液压驱动性能之间的关系,提出了机构的机械和液压的主要技术参数的理论计算和设计准则,并通过实例验证了设计理论计算和公式的可行性,为机构的...     

足式机器人腿部零动力元机构设计及运动学分析

为降低足式机器人腿部质量,提高机器人动力学特性,同时避免电机的频繁往复运转,基于4杆机构的运动传递原理,设计了一种足式机器人腿部机构,将大腿小腿的驱动电机布置于机器人腹部,实现了腿部零动力单元化。基于D-H法,推导了腿部机构的运动学模型,利用Matlab进行了运动学数值求解,通过与ADAMS虚拟样机仿真结果的对比,验证了理论推导的正确性。基于运动学模型,通过计算对比分析4杆机构各构件不同杆长条件下,腿部关节的运动学响应关系,并对足端轨迹进行了对比分析,确定了腿部机构杆长的最佳尺寸。研究表明：将曲柄摇杆机构应用于足式机器人腿部机构的驱动,可充分发挥4杆机构的运动优势,同时避免急回特性对构件运动产生的不利影响,从而提高机器人的行走效率,为后续实验样机的设计与搭建提供了参考。     

基于球齿轮的轮腿复合移动系统没计及运动特性研究

针对移动系统性能的基本要求,结合渐开线球齿轮机构能够同时传递空间偏摆运动和旋转运动的特点,提出了使用串联渐开线球齿轮机构的轮腿复合移动系统,给出了系统机构的整体设计方案,分析了系统的运动形式,利用计算机仿真和样机试验两种方式,对系统的运动进行了分析,计算出了运动过程参数,验证了系统的运动形式,为系统在机构设计与路径规划研究等方面提供了依据,也为对系统后续的动力学的分析与仿真打下了一定的理论基础.     

一种基于UG NX的新型齿轮范成加工虚拟样机设计

针对传统齿轮范成仪只能范成一种模数和一种齿数的齿轮齿廓,且仪器存在操作繁琐、演示效果不佳等问题,这里通过理论设计计算,在确定范成加工模型插齿刀、齿坯、插齿刀与齿坯中心距、变位系数等关键技术参数的基础上,基于UG NX设计了一种新型齿轮范成加工虚拟样机,包括齿轮型刀具范成加工虚拟样机模型和齿条型刀具范成加工虚拟样机模型两种机型,并进行了NX CAE齿轮范成加工仿真分析,得到变位系数分别为-0.6、-0.4、-0.2、0、0.2、0.4、0.6时两种机型范成加工动态过程及齿形图,以及根切范成加工动态过程及齿形图,最后通过NX精确测量不同范成加工所得齿轮分度圆齿厚、齿顶厚等参数,分析对比两种范成加工异同,得出齿轮型刀具范成加工变位系数齿条型刀具范成加工变位系数,从而进一步深入阐释了齿轮范成加工原理。     

上三角肘杆式主驱动机构的优化

针对伺服压力机主驱动机构的主要杆件对机构运动学和动力学特性的影响,提出一种优化结构的方法以提高机构的机械效益。基于压力机的主驱动机构的工作原理,建立压力机主驱动机构的上三角肘杆机构的ADAMS仿真模型。建立上三角肘杆机构的正运动学数学模型,同时运用MATLAB编写计算程序进行数值计算,得到上三角肘杆机构在不同杆长条件下输出端的运动变化特性曲线,验证连杆尺寸的设计具有合理性。进行上三角肘杆机构的动力学特性分析,得到各个铰节点的受力变化情况。建立机构的参数化优化模型,以机械效益最大为优化目标,计算获得优化后的杆长尺寸,并得到上三角肘杆式主驱动机构输出力的放大倍数提高了2.75倍。     

注塑机负后角型肘杆机构的优化及特性分析

讨论新型的注塑机负后角肘杆机构的特点,并通过MATLAB软件分别对正后角和负后角肘杆机构进行多目标规划问题的优化计算.分别利用MATLAB及Pro/E软件对肘杆机构进行运动仿真,并对比两种结构的运动与力学特性.对负后角型注塑机合模机构的性能分析、设计及优化方法均作了详细介绍.     

基于步态规律的康复训练机器人机构设计与分析

针对目前康复训练机器人的训练轨迹现状,研制了一款适于偏瘫患者使用的轨迹可变的康复训练机器人。首先探索人体正常的步态规律,结合偏瘫患者所需的步态训练运动轨迹特点,提出了基于四杆机构实现固定步态运动轨迹的设计思路,并进行了仿真验证;在此基础上,针对四杆康复训练器难以满足不同患者、不同康复阶段个性化训练需求的矛盾,分析影响四杆机构运动的主要因素;综合分析结果,设计了一款基于二自由度五杆变胞机构的康复训练机器人,并进行了样机制作及试验验证。试验结果证明,所设计的康复训练机器人能够满足偏瘫患者个性化训练要求。     

蜗轮丝杆升降机虚拟样机设计与运动仿真

利用Solidworks 2012软件完成梯形丝杆、蜗轮蜗杆及壳体等主要零部件的三维参数化建模,并进行虚拟装配,实现了蜗轮丝杆升降机虚拟样机设计。利用Solidworks Motion模块对虚拟样机进行运动仿真,仿真结果与理论分析结果相一致,验证了机构设计的合理性。通过该设计方法,可以保证产品设计的正确性,提高设计效率,降低设计费用。     

融入可控阻尼的康复机器人自适应交互控制

针对外骨骼康复机器人的人机交互柔顺控制,以肩-肘二自由度上肢康复机器人为研究对象,提出一种融入可控阻尼的内外环嵌套式自适应阻抗控制方法,同步实现关节轨迹的超调量抑制和变强度训练。首先,通过磁流变阻尼器与关节电动机并联输出的结构模式,将电磁阻尼力矩引入康复机器人的动力学方程,进而设计关节轨迹跟踪器作为内环控制器,该控制器以关节角速度和角加速度作为输入,实时计算调整阻尼力矩的励磁电流值和关节力矩增益系数,实现超调量抑制。其次,利用Lyapunov函数设计自适应轨迹生成器作为外环控制器,该控制器以交互力、关节角速度及角加速度作为输入,实时计算并修正期望轨迹,通过调节对抗模型的刚度参数,实现对人机交互力的自适应和变强度训练。数值仿真实验结果表明,与未引入可控阻尼的控制方法相比,肩、肘关节的超调量下降率分别优于96.2%、97.5%,且只需调整刚度参数即能实现变强度训练,验证了所提方法的可行性与有效性。     

义齿3D打印机挤出系统关键部件研究与验证分析

针对义齿3D打印机挤出成型的高精度要求与传统挤出成型设备局限性的问题,提出一种义齿3D打印机专用挤出系统的设计方案。利用Solid Works软件的Motion模块对该系统关键部件的运动进行仿真,以验证其是否能实现运动连续性要求,从运动连续性上保证出料的连续性。根据力学理论计算以及ANSYS FLUENT软件流体仿真,对关键部件进行分析,以初步验证设计方案与参数的合理性,最后通过样机实验对该系统的可行性与准确性进行进一步验证。研究结果表明,关键部件的运动符合要求的运动特性,设计参数的合理性与方案的可行性也能够得到证实,为后期针对该挤出系统控制算法的研究奠定了基础。     

含柔顺关节并联机器人运动性能的研究

以柔顺关节并联机器人为研究对象,针对其存在的轴心漂移误差,开展运动规划研究。考虑轴心漂移产生的实际杆长变化,设计一种漂移补偿规划方法,并在笛卡尔空间应用S形速度曲线,规划机器人的运动参数以降低柔顺关节的弹性振动。使用柔顺关节并联机器人的虚拟样机模型进行运动规划方法的仿真研究表明:提出的运动规划方法能有效降低运动误差。     

基于DSP的3kW单相光伏并网逆变器设计

基于光伏并网逆变器的基本原理和拓扑结构,提出一种基于DSP的3 k W非隔离型光伏并网逆变器的设计。通过理论分析和计算,进行电路元件参数的设计,包括主电路参数、检测和保护电路、驱动电路的设计。搭建3 k W实验样机一台,样机实验表明,该设计方案满足了逆变器的设计要求,能够实现安全、可靠并网运行,输出电流具有较低的谐波含量。     

液压驱动双曲肘斜排列七支点合模机构的分析研究

双曲肘斜排列七支点合模机构是一种创新的注射机合模机构,液压驱动系统根据肘杆机构的特性进行设计,两者之间相辅相成使机构的性能进一步提高。研究了机构的运动学、力学的性能,分析了机构运行性能与液压驱动性能之间的关系,提出了机构的机械和液压的主要技术参数的理论计算和设计准则,并通过实例验证了设计理论计算和公式的可行性,为机构的开发和应用提供了理论基础和工程设计方法。实例研究表明,双曲肘斜排列七支点合模机构同比双曲肘斜排列五支点合模机构,行程比大于一倍,液压驱动节能35%,系统液压驱动装载功率下降40%。     

小型仿蚕机器人的运动与控制研究

为了实现一种小型仿蚕机器人的蠕动运动,设计了一套控制系统。首先根据蚕的运动形式提出了小型仿蚕机器人的结构方案,建立了机器人的蠕动数学模型。通过对机器人各个关节之间的相对转角变化规律的分析,设计了一种实现机器人的不同运动速度的控制系统,并开发相应的上位机软件,采用串口通信方式发送指令,实现驱动模块控制,并进行了样机试验验证。试验表明,所设计的控制系统可以实现小型仿蚕机器人不同速度平稳的运动。     

基于肘部自运动的主从异构7自由度机械臂运动映射及其几何逆解

为了在异构遥操作系统中将主臂运动信息完整的映射到从臂,以人臂运动特性为依据,针对7自由度机器人提出了一种新的主从运动学映射方法。该方法以机器人末端位姿和自转角为基础,建立主从映射矩阵。提出关节融合策略,对因有偏置而无法汇交成肩肘腕点的机器人进行关节融合,从而形成等效肩肘腕点,并以此确定映射矩阵参数。建立参考坐标系,对遥操作过程中产生的基系漂移误差进行修正。针对肘或腕不汇交的7自由度机器人,提出了一种新的逆运动学求解方法。该方法利用几何关系求解等效肩肘腕点的位置,并依据各等效点与各关节点之间的关系求解各关节角。仿真和试验结果证明了所提出的映射方法能够使从臂按照主臂所提供的信息在等比例模型中完成运动,并且在运动过程中从臂自转角与主臂相同,完成避障任务。