基于心肺复苏用途的上肢外骨骼助力机器人仿真研究（英文）

针对心肺复苏助力用途,设计了一种新型的上肢外骨骼助力机器人。以D-H矩阵为基础建立了上肢外骨骼助力机器人的运动学方程,得到机器人末端点的位姿矩阵并验证,利用代数解法求得逆运动学。通过Matlab编程求解出上肢外骨骼助力机器人的可达工作空间。运用ADAMS对机器人进行了运动学和动力学仿真,证明了结构的合理性以及运动学的正确性,同时动力学仿真得到的各关节最大力矩为电机选型和后续的运动控制提供依据。     

一种新型助力携行下肢外骨骼设计及仿真

设计了一种非拟人型下肢外骨骼,主要是由座椅、髋关节、大腿部结构、膝关节、小腿部结构、踝关节和鞋子依次串联而成,采用电机驱动。对下肢外骨骼进行了自由度分配与结构分析,根据坐标变换,运用D-H法建立下肢外骨骼的运动学模型。建立了下肢外骨骼虚拟样机模型,利用多体动力学仿真软件ADAMS进行运动学仿真。仿真结果验证了理论模型的合理性,为后期进一步研究外骨骼提供了依据。     

下肢外骨骼助力机器人控制系统研究

依据下肢外骨骼助力机器人的控制要求,以固高GUC-T运动控制器为核心搭建控制系统平台。采用压力传感器检测足底压力信息,利用编码器对关节角度进行检测,以前后脚底压力差实现其步态相位划分,通过运动控制器DSP部分将步态信息发送给固高运动控制器,从而实现对下肢外骨骼助力机器人的运动控制。     

基于助力式外骨骼系统的动力学分析与研究

在助力式外骨骼的基础上,首先建立了人机系统的机构模型;然后建立了机构模型的动力学模型,通过虚功原理方法建立此机构的动力学模型的;进而运用MATLAB对此机构模型进行动力学计算仿真;最后利用ADAMS对于此冗余机构进行动力学模拟验证,并分析对比了理论计算以及仿真的结果,证明了该理论分析的正确性以及可行性。     

可穿戴式上肢康复机器人运动学计算和仿真

为了满足脑卒中患者日常需求,更好地进行康复训练,设计一款可穿戴式的上肢康复机器人。通过SolidWorks结合人体上肢结构进行整机结构设计,运用MATALB建立起上肢康复机器人的数学模型并进行运动学分析,得出上肢康复机器人各个关节的旋转角度关系,再进行数据验证和可达空间位置分析。验证和分析结果可以满足患者的日常需求。基于五次多项式插值算法对上肢康复机器人进行“取杯子”任务的轨迹规划和模拟仿真,仿真结果满足设定要求,可为患者提供良好的康复训练。同时计算和仿真数据为康复机器人运动控制提供数据支持。     

一种六自由度上肢康复训练机器人运动学及工作空间仿真分析

针对现有上肢康复训练机器人存在功能集成度低和结构庞杂的缺陷,设计了一种6DOF可穿戴式上肢康复训练机器人。采用SolidWorks构建机器人的三维模型,通过ADAMS/View提供的模型交换接口导入ADAMS中进行运动学仿真。基于D-H表示法建立机器人的正向运动学模型,利用MATLAB软件对机器人进行运动学仿真及工作空间仿真分析。得到机器人末端轨迹仿真曲线与理论曲线一致,检验了机器人运动学方程推理的准确性,工作空间仿真结果说明了该方案的合理性。     

外骨骼机器人设计及其机械结构的有限元分析

为了提高士兵的承载能力,降低在运动过程中的能量损耗,设计了一种液压驱动的可穿戴外骨骼机器人,该外骨骼机器人下肢具有12个自由度。根据外骨骼机器人的功能和工作原理,分析了外骨骼机器人的关键部位,并设计了外骨骼机器人的各部分的尺寸。利用有限元软件ANSYS对外骨骼机器人进行建模,对下外骨骼机器人进行有限元静力学仿真,并对大腿部位进行瞬态动力学仿真。通过仿真研究分析,验证了机构设计的合理性,对外骨骼机器人的进一步研究提供了参考。     

助力下肢外骨骼研究现状及关键技术分析

助力下肢外骨骼是一种可穿戴于人体的智能机械设备,能够大幅增强穿戴者体力或帮助有行走障碍的使用者行走。可应用于军事、救灾、医疗、体力工作等诸多方面,具有广阔的发展前景。由于其独特的优越性,近年来下肢外骨骼技术发展迅速。从负重型和康复型下肢外骨骼两个方面,综述了当前国内外研究现状,详细分析了在助力外骨骼研发中需要解决的关键技术,并展望了今后的发展方向。     

外骨骼机器人处于摆动相后期系统模型仿真

结合人体解剖学对外骨骼机械人下肢运动进行分析,主要阐述外骨骼处在摆动相后期的运动,根据功率键合图和传递函数混合进行建模,利用SIMULINK对液压缸的压力、速度、加速度和阀芯位移进行仿真,通过仿真结果来验证系统运动的合理性。     

基于气动肌肉驱动的下肢康复机器人设计与仿真

为实现气动肌肉在多自由度康复机器人中的应用,设计一种用于步态康复训练二自由度下肢康复辅助训练机器人,驱动器由气动肌肉和拉伸弹簧并联驱动关节以实现节能辅助行走。建立人体下肢运动学和动力学模型,并以标准CGA步态曲线作为关节输入,通过SolidWorks/Motion进行运动学仿真,验证所设计的模型符合人体下肢运动规律。针对气动肌肉伸展时存在非线性使得关节控制困难,提出了模糊自适应PID控制算法。在MATLAB/Simulink中进行仿真控制实验,仿真结果表明：相比传统PID算法,模糊PID自适应控制算法使外骨骼达到更好的跟随效果。最后通过实验平台验证了模糊PID自适应控制算法能够满足患者主动康复训练的需求。     

一种骑乘式下肢助行器结构设计与仿真分析

为了帮助老年人或腿脚无力人员行走,设计了一种骑乘式下肢助行器。首先将设计的机构在三维软件SolidWorks中制作成实体零件,并组装成装配体得到虚拟样机,然后对助行器在平地上进行助力行走的步态分析,求出助行器平稳助力行走时的各关节角变化规律,最后使用虚拟样机技术在ADAMS环境中将关节角变化规律用于样机的运动仿真分析。仿真结果表明,助行器虚拟样机能够稳定、适时的助力行走,验证了设计的功能和有效性。同时,也为下一步的选型优化和驱动控制研究奠定了基础。     

基于ADAMS的飞机表面清洗臂动力学仿真与分析

针对五自由度的飞机表面清洗机械臂,利用 Lagrange 方程建立了清洗臂的动力学模型,采用 Solidworks 建立了该清洗臂的实体模型,将其导入到动力学分析软件 Adams 中生成了虚拟样机,并进行了动力学仿真与分析,由此得出各关节转角和关节力矩的关系曲线,确定了关节所需的输入力矩。这为机械臂的控制、关节驱动形式的确定提供了可靠依据。     

双点肘杆压力机构型研究及主传动机构仿真分析

为实现双点压力机低速锻冲、快速回程等特殊工艺需求,且能保证双点传动机构的同步性和滑块两施力点处的精度,通过分析肘杆机构的运动特性,结合双点压力机的结构特点,设计了一种适用于双点压力机的肘杆机构.创建了所设计构型主传动机构的数学分析模型,对其传动特性进行了详细分析与阐述.借助ADAMS软件对机构作了仿真分析与参数化分析,更加直观地解析了此类构型的运动规律及特点.     

考虑尾巴的仿袋鼠跳跃机器人运动特性研究

根据袋鼠运动结构及跳跃的特点,且考虑尾巴对其运动姿态的影响,设计了带尾巴的仿袋鼠跳跃机器人的单腿模型.建立了相应机构在着地阶段的运动学和动力学方程.结合实例,用Matlab7.0计算和仿真了模型在着地阶段的腿部长度、质心变化、地面反力和关节力矩随时间的变化规律,并将髋关节力矩、质心变化和地面反作用力与无尾时进行了对比分析和讨论.仿真结果表明:尾巴能显著影响此机构的跳跃姿态和跃远度,能缓解落地瞬间的地面冲击,但对髋关节的力矩大小影响不大.本文研究为仿袋鼠跳跃机器人的设计与控制研究提供了一定的理论基础.     

铁路货车摘钩机器人的动力学分析与仿真

针对编组站驼峰摘钩问题,设计一种三自由度行走式摘钩机器人.在上关节处建立各连杆的坐标系,用D-H参数法推导出机器人的运动学方程,同时用拉格朗日法建立机器人的动力学方程.在Pro/E软件中建立摘钩机器人的三维模型,并将其导入ADAMS软件进行动力学仿真,得到摘钩机器人各关节的力/力矩-时间曲线.与理论计算结果进行对比,表明所建立的摘钩机器人的动力学方程是正确的,进而说明该摘钩机器人的结构可行.     

基于SolidWorks偏置曲柄滑块机构运动仿真分析

偏置曲柄滑块机构具有急回特性。本文通过三维软件Solid Works建模,采用COSMOSMotion插件对曲柄滑块机构结点偏置进行仿真分析,通过仿真结果得出其运动规律,根据运动特点选择合适的应用场合。     

基于旋量法的飞机表面清洗机器人运动学分析

针对5自由度飞机表面清洗机器人,通过旋量和指数积公式求解了运动学正解,得出末端执行器相对惯性坐标系的位形。采用运动螺旋求解了运动学正解的雅可比矩阵,为机构的奇异性、实时控制、可操作性的研究提供了理论基础。     

八杆压力机的参数化设计研究

本文以八杆压力机传动机构为研究对象,通过分析八杆机构的几何模型,研究各参数间的数学关系表达式,建立各关键点的坐标表达式即可观察任意时刻各个点及杆件的位置变化,从而实现机构的运动仿真,提高了设计效率。     

小型Delta机器人理论建模及抓取实验研究

人机协同操作是机器人研究的热点。基于自主搭建的用于人机协同操作的小型Delta并联机器人,对其进行了系统地理论建模及抓取实验研究。建立了系统的运动学约束方程,推导出机构的运动学正逆解方程,并在此基础上利用虚功原理建立系统的简化动力学模型。在工作空间内对末端进行抓取轨迹规划。为检验系统的可行性,搭建实验系统进行抓取实验研究,实验结果表明了该小型Delta机器人系统的可行性,为后续人机协同操作奠定理论和硬件基础。     

移动机器人机械臂运动分析及轨迹规划

以自行研制的移动双臂机器人为对象,采用D-H参数建模法建立双臂机器人数学模型,利用MATLAB的Robotics toolbox工具箱建立机器人手臂关节的运动学模型,分析机器人的运动学问题和基于关节空间的轨迹规划问题。通过SolidWorks建立双臂机器人的三维模型并导入Adams仿真软件,对虚拟样机模型进行动力学仿真分析。通过仿真验证了双臂机器人的设计可以满足工作性能的要求,为评价其力学指标和后续的驱动系统的硬件选型提供了重要的理论依据。