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。     

凸轮连杆组合机构驱动的四足仿生马机器人运动仿真研究

提出了一种仿生马构型的四足步行机器人,以用于马术辅助治疗。其单腿系统利用凸轮连杆组合机构驱动,具有两个驱动自由度,能够实现足端轨迹跨距与高度的调整。论述了凸轮连杆组合机构驱动的仿生马机器人结构与工作原理,开展了机器人的运动仿真研究。利用Solid Works软件建立机器人模型,并导入到Adams软件中进行动力学仿真分析。通过运动规划给定电机驱动函数,实现了仿生马机器人的行走运动。进一步分析得到了机器人在抬腿和落地运动过程中,足端与地面之间的接触力变化规律及相应的运动轨迹变化趋势。针对仿生马机器人运动仿真中整体出现的跳动现象,提出了采用电机变驱动规律以改良跳动的措施。研究结果为该类机器人参数的优化设计及实用化提供了理论支持。     

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。     

一种仿生八足机器人的设计与越障仿真

介绍了一款可以在狭小环境中工作的仿生八足机器人的结构设计与越障能力分析。以蜘蛛为仿生对象,完成机器人的结构原理分析和优化替代,确定仿生多足机器人的整体结构与腿部设计,并利用Solidworks设计出完整的机械结构模型;利用Solidworks motion模块对模型进行越障能力的运动仿真,得出该仿生八足机器人能攀爬最高为40.5mm的障碍。     

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。     

一种重心调整装置在四足机器人步行中的应用

为实现四足机器人稳定行走,分析了重心与稳定域的关系对机器人稳定步行的影响,研制了一种重心调整装置并应用于四足仿生机器人步行中。以静态步行为例,规划了机器人及其重心调整装置的运动方式,运用SolidWorks分别对机器人和重心调整装置进行了建模,并通过ADAMS对建立的模型进行了仿真分析。仿真结果表明该装置的应用能有效调节四足仿生机器人重心位置,实现了机器人的稳定步行。     

一种重心调整装置在四足机器人步行中的应用

为实现四足机器人稳定行走,分析了重心与稳定域的关系对机器人稳定步行的影响,研制了一种重心调整装置并应用于四足仿生机器人步行中.以静态步行为例,规划了机器人及其重心调整装置的运动方式,运用SolidWorks分别对机器人和重心调整装置进行了建模,并通过ADAMS对建立的模型进行了仿真分析.仿真结果表明该装置的应用能有效调节四足仿生机器人重心位置,实现了机器人的稳定步行.     

六足仿生机器人自主爬行步态设计与仿真分析研究

为提高六足机器人对崎岖不平地势的适应能力,开发了一款基于树莓派视觉导航的六足仿生机器人,利用三维软件SolidWorks设计六足仿生机器人的机械结构;通过建立D?H坐标系和步态模型,对机器人进行了正?逆运动学方程推导,构建六足仿生机器人的运动学模型;运用多项式差值拟合对六足仿生机器人的摆动相和支撑相进行步态规划;使用MATLAB?ADAMS完成六足仿生机器人的位姿仿真,并进行六足仿生机器人实物验证.实验结果表明:该步态设计能有效对六足仿生机器人腿部运动轨迹进行跟踪,验证了步态设计的正确性和有效性,为改善多足类机器人行走提供有益参考.     

液压四足机器人单腿竖直跳跃步态规划

针对机器人跳跃运动落地时冲击力大的问题,面向竖直跳跃运动,以液压四足机器人单腿为研究对象,建立液压驱动四足机器人单腿运动学模型,并分别对机器人单腿处于起跳相、落地相和腾空相时进行轨迹规划;根据关节参数,通过运动学逆解求得驱动函数,利用仿真软件ADAMS进行竖直跳跃步态仿真;搭建单腿实验平台,进行实验验证,依据得到的动态特性,分析步态规划的准确性及合理性,为后续液压四足机器人动步态的研究提供设计和控制依据。     

一种四足马机器人的结构模型及其步行控制

参照马的生理结构,对四足马机器人的一种结构及其步行控制方法进行了研究。为验证该方法的有效性,首先,根据仿生原理设计出具有12个运动关节和4个球形脚部的四足马机器人结构模型,并求出了其运动学反解;其次,基于提出的结构模型,设计并实现了四足马机器人行走步态和对角小跑步态,并对步行稳定性进行了分析。步行实验表明,所提出的四足马机器人仿生结构及两种步态的实现方法具有可行性。     

脚踏式下肢康复机器人足底力检测方法及装置

足底压力是患者进行康复训练时非常重要的生物力学参数。针对脚踏式下肢康复机器人,提出了一种新的基于弹性梁应变检测足底压力的方法,并设计了检测装置。通过分析人体足底力分布,选取足部四个主要受力点作为测量点;利用有限元仿真分析确定力与弹性梁应变的关系,建立了计算足底压力的数学模型;仿真与计算结果的对比,表明该方法及装置可实现对足底信息中重要的足底力大小的精确检测。利用该方法及装置可得到患者在训练过程中足底压力分布情况,可以用来康复评定,检测痉挛等,具有重要的临床意义。     

基于机器视觉的火车车轮在轨测量

在机器视觉测量系统中,满足动态测量要求和分析影响测量精度的因素是实现在线测量的重要环节。本文利用合肥工业大学研制的一套车轮轮缘踏面检测系统,通过试验模拟车轮在铁轨上的实际运行情况,建立车轮位移和被测轮缘踏面参数之间的数学模型,分析火车不同速度对这些参数测量精度的影响,为现场测量提供理论依据。     

中国部分典型地区气溶胶光学特性观测

利用DTF型太阳光度计在我国几个典型城市地区较长期观测得到的资料,分析了不同地区气溶胶光学厚度日变化和季节变化特征,得到了各地区观测期间日均值、月均值和季节值的变化.结果显示,观测期间丽江地区气溶胶光学厚度最小,大气较洁净,大气中以细粒子为主;其次是张北;喀什和合肥地区气溶胶光学厚度都较大,但喀什、张北多以粗粒子为主,合肥多以细粒子为主.各地区都在春季气溶胶光学厚度较大,冬季最小.喀什的气溶胶光学厚度值多集中在0.15到0.7之间,张北多集中在0.08到0.4之间,合肥多集中在0.2到0.75之间,丽江多集中在0.01到0.1之间.各地区气溶胶光学厚度和(A)ngstr(o)m波长指数频率分布基本呈高斯分布,气溶胶光学厚度峰值分布由高到低依次为合肥、喀什、张北、丽江,(A)ngstr(o)m波长指数由高到低依次为丽江、合肥、张北、喀什.     

同步辐射X射线双晶单色仪能量扫描

晶体单色仪是X射线光束线上的关键设备,它用晶体作为色散元件,衍射、分离具有连续光谱的同步辐射,向用户提供一定带宽的X射线单色光.在合肥同步辐射装置上的晶体单色仪,使用两块Si(111)晶体,按(⁺n,^-n)无色散排列,通过一台专门研制的L型联动装置,仅一维简单的Bragg角转动,便可保证在动态能量扫描过程中,两晶体衍射面始终平行,且输出的单色光束与入射光束的相对位置不变.本文重点讨论的是用于合肥晶体单色仪上的能量扫描装置.     

多层过盈联接的可靠性稳健设计研究

基于厚壁圆筒理论,通过分析多层过盈联接的几何关系,推导得出结合压力与过盈量的矩阵表达式,明确了多层过盈联接力学模型的函数关系。以风电锁紧盘作为多层过盈联接的具体实例,根据应力-强度模型和失效机理,建立了锁紧盘可靠度数学模型,同时确定了锁紧盘可靠度相对基本随机变量的灵敏度;依据可靠度对基本随机变量灵敏度平方和最小原则及满足最小可靠度的原则,建立了风电锁紧盘可靠性稳健设计数学模型;为多层过盈联接过盈量的确定提供一种评价指标,进一步精确过盈量的具体取值。通过对设计参量的分析,确定摩擦因数、装配间隙、屈服强度对锁紧盘可靠度的影响。以某型号风电锁紧盘为例,对经典设计方法与可靠性稳健设计方法进行了比较。结果表明,基于可靠性稳健设计的锁紧盘,其可靠度提高了47.6%,且除屈服强度外,可靠度对随机变量的灵敏度均小于经典设计方法,稳健性更强。最后,通过试验验证了基于文中设计方法的锁紧盘能够满足实际运转过程中给定的工况要求。     

影响汽车商务意象的造型特征研究

为研究汽车造型特征与商务意象之间的关系,提取现有车型样本,对其进行感性工学分析。选取40款现有三厢乘用车车型作为样本,提取关键造型特征并进行归类分组,通过调查用户意象判断建立造型特征的商务意象矩阵。以造型特征作为自变量,以用户商务意象判断作为因变量,通过单因素方差分析关键造型特征对商务意象形成的显著性,得出7项对商务意象影响最为显著的造型特征,并分析了造型特征中各组别对商务意象的作用效果。对意象矩阵的统计学分析揭示了单个造型特征对汽车商务意象的作用,多因素之间的相互作用需要进一步研究。     

RV减速器运动精度在线检测系统研究

针对工业机器人关键部件RV减速器的开发和研究,保证产品在实际投产前有较高的合格率和使用寿命,研发了一种操作简单,能够同时进行多工位对比检测,并能对运动精度数据进行一定分析处理的在线检测系统。该系统主要包括机械系统、采集系统和数据处理系统。系统基于VC++编程、Access数据库技术和电涡流传感器技术,通过设定采集参数对RV减速器的运动精度进行实时采集和存储,并对RV减速器的运动精度变化规律进行了系统地分析,完成整个在线检测过程。通过试验找到各主要零部件对RV减速器运动精度的影响规律以及摆线轮的设计优化对RV减速器性能的影响方式。试验结果对RV减速器的零部件设计优化及整机运动性能具有重要指导意义。     

具有关节力矩反馈的上肢康复机器人设计

康复机器人关节的驱动方式和结构设计对控制性能和成本影响较大。提出并验证一种具有低成本、结构紧凑特点和关节动态力矩检测功能的机械设计,并此基础上设计了一款简洁的轻质可穿戴双侧四自由度上肢外骨骼。为了验证驱动关节和整体外骨骼设计的有效性,对其结构设计进行了阐述,并对其分别进行了运动学和动力学建模,通过Matlab对终端活动范围进行了仿真,并对样机的单关节和整体性能进行了测试,实验数据显示这种驱动关节和康复机器人设计表现出较好的控制性能,有良好的研究前景。     

硬质合金切槽车刀性能分析及工艺参数优化

切槽车刀工作环境封闭,工作状况恶劣,使得刀具温度高和刀具磨损的问题尤为突出。运用数值计算方法建立了硬质合金切槽车刀车削加工钛合金环槽过程模型,基于传热学和Usui磨损理论计算车削过程中刀具最高温度和刀具磨损速率。对环槽车削过程的热力耦合计算结果进行分析,获得了刀具在切削过程中的温度及磨损速率的变化规律。建立了刀具温度和磨损速率的预测模型,运用遗传算法对预测模型进行求解,得到满足要求的工艺参数组合。结果表明,刀具温度和磨损速率与工艺参数之间关系密切。通过应用优化算法对切削工艺参数进行优化,使得目标函数值增加了30%,运用切削实验验证了优化后的工艺参数能够有效提高硬质合金切槽车刀的性能。     

高速铁路施工废泥浆处理试验研究

以合福高速铁路2标段桥梁施工废弃泥浆为研究对象,进行了聚丙烯酰胺絮凝剂沉淀试验。结果表明,采用溶解加药方式沉淀效果更好;阴离子型聚丙烯酞胺（APAM）絮凝沉淀效果最好;加药量过多絮团松散,不利于压缩沉淀底泥的体积;合适的药量、合适的搅拌时间对于提高沉淀效果具有重要的意义;不同密度的泥浆有着不同的最佳投药量;确定了最佳沉淀时间和脱水量。与传统技术相比,该项技术操作简单,可行性强,可以对废泥浆进行无污染处理,既降低成本,又能保护环境。