针对步行平衡稳定性的外骨骼欠驱动髋关节设计

为改善脑卒中患者穿戴下肢外骨骼机器人进行步行康复训练时,步行平衡稳定性不足的问题,提出髋关节内收/外展自由度控制机理和设计方法,通过基于零力矩点理论的步行平衡稳定性分析,研究髋关节内收/外展主动运动对人机系统平衡的作用。通过设定欠驱动髋关节内收/外展运动自由度,改善人机系统步行平衡,并利用单电机驱动单元实现左右两侧髋关节内收/外展运动的协调控制,从而在运动安全的前提下提升步行平衡安全性。通过MATLAB与ADAMS仿真分析,分别验证步行平衡稳定性和欠驱动方案的有效节能性。仿真结果显示,欠驱动方案相比传统每个关节分别安装驱动的方案,扭矩降低了32.52%。该步行平衡解决方案与欠驱动设计方法对促进康复外骨骼机器人应用推广具有重要意义。     

基于OpenSim的人体下肢生物力学性能仿真实验

强化人体生物力学性能分析能力有助于提高学生处理外骨骼机器人研究过程中解决人机共融技术问题的技术手段。该文以助力型外骨骼机器人为研究背景,基于OpenSim仿真平台提出了一个人体下肢生物力学性能分析实验教学方案,以技术层、输入层、模型层和输出层体系结构为视角,梳理出由人体下肢运动信息采集到生物力学性能分析的实验仿真流程。使用OpenSim软件建立人体下肢参数化肌骨模型,经由逆运动学和逆动力学求解器获取下肢运动过程中的关节角与关节力矩,为助力型外骨骼的助力机制研究提供数据支撑。     

二维活塞泵用滚子-凸轮轨道机构的建模和验证（英文）

目的:由于液压行业对高速重载的要求越来越高,传统轴向柱塞泵中存在的润滑与泄漏的矛盾也越发明显。针对传统轴向柱塞泵中因结构产生的倾斜力、低功率密度、恶劣的摩擦副工况、较大的流量脉动等限制,本文旨在提出一种具有内力平衡、功率密度高、无纯粹的滑动摩擦副且工况优秀、能消除结构性流量脉动等优点的二维活塞泵,并通过对其工作原理的详细分析,探讨其具有上述优点的理论依据。创新点:1.提出二维活塞泵;该泵利用二维运动转换机构中活塞部件的二维运动,同时实现了吸排油功能和配流功能,提高了集成化;通过其活塞旋转1周可以使泵吸排油4次的结构设计,提高了功率密度;轴向与轴向对称的独特结构布局,实现了内力平衡,消除了传统轴向柱塞泵中无法消除的倾覆力偶;相对于传统轴向柱塞泵,吸排油与配流功能的集成减少了摩擦副的数量,且消除了纯粹的滑动摩擦副,打破了PV值的限制,意味着二维活塞泵有着实现更大流量压力分布的潜力。2.提出二维活塞泵运动转换机构中的锥滚子-凸轮接触结构,优化二维活塞泵运动转换机构的受力条件;3.建立二维活塞泵运动转换机构中锥滚子-凸轮接触副的通用型数学模型,通过运动学分析建立精确的凸轮表面模型(即二维活塞泵的运动学模型),为二维锥滚轮活塞泵的结构设计和进一步的静、动力学的研究提供理论基础。4.消除结构性流量脉动。方法:1.通过对二维活塞泵结构与工作原理的理论分析,讨论其相对于传统轴向柱塞泵所具有的优点。2.通过跑合实验,验证锥滚子-凸轮接触结构具有的受力条件。3.通过运动学分析与空间几何关系变换推导,得到运动转换机构中具有普遍指导意义的接触副的通用数学模型。4.通过实验曲线与理论曲线的对比,验证接触副数学模型的正确性与二维活塞泵所具有的消除结构流量脉动的潜力。5.通过滤波处理与模拟仿真,验证二维活塞泵能否消除结构性流量脉动。结论:1.二维活塞泵具有功能集成化高、内力平衡、功率密度高、无纯粹的滑动摩擦副且能消除流量脉动的优点。2.运动转换机构中锥滚子-凸轮接触结构具有更好的受力条件。3.建立的接触副数学模型可以指导二维活塞泵中运动转换机构的加工,且对二维活塞泵进一步的运动学与动力学的研究具有指导意义。4.二维活塞泵能消除结构性流量脉动。     

仿生机械臂的结构设计分析

采用拟人法设计了一种五自由度的仿生机械臂,该臂主要采用蜗杆机构与齿轮机构相结合实现机械臂的运动,具有结构简单、运动可靠的优点。采用D-H法建立机构的数学模型,并对仿生机器臂进行了运动学分析。     

混合驱动机构的轨迹特性和成组轨迹综合的研究

混合驱动机构是一种柔性机械系统,它通过一个定转速主电机和一个可控电机共同驱动一个二自由度机构,这个机构可以实现变规律的运动输出.现从逆运动学角度对其轨迹特性进行探讨,说明混合驱动机构的"逆运动学运动参数条件"和"逆运动学几何约束条件"是影响轨迹输出的主要因素.     

自由度并联腿机构运动学分析

提出了一种新型的2自由度并联腿机构模型,即2-UPS+U并联腿机构。与多自由度并联机器人相比,该并联腿机构具有结构简单、紧凑、承载能力大、累计误差小、造价低、无冗余约束等优点,在工业设计制造生产及其相关领域内具有广阔的应用前景。利用高等机构学对该并联腿机构进行了自由度分析、运动学分析和工作空间分析,为后期并联腿机构的运动规划以及控制奠定了理论基础。     

一种伸缩杆-水平滑块式并联机器人运动学及静力学计算

文章介绍了一种伸缩杆-水平滑块式三自由度并联机器人机构，根据该机构的结构建立了其运动学方程导出其雅可比矩阵，并对该机构的静力学方程进行了推导。该机器人机构运动学方程正、逆解均具有显式解；其雅可比矩阵在工作空间内不存在奇异点；具有三个平动方向的运动自由度，是一种具有实用价值的机器人机构。     

RoboCup仿真平台中NAO模型正运动学研究

针对仿人机器人NAO模型提出一种正运动学求解方法。首先分析了NAO模型的下肢拓扑结构,并建立了其前向运动学模型,然后推导出机器人下肢各关节的齐次变换矩阵,并求解末端执行器的位置,最后通过编码实现该算法。实验结果验证了该方法在实际应用中的可行性。     

《关节》教学实录与评析

教学目标1.认识关节,了解关节的运动方式,知道肩关节、肘关节、腕关节、髋关节、膝关节、踝关节等六大关节的名称、作用以及关节的卫生保健常识。2.能根据关节的运动画出关节的运动路线图。3.能积极参与探究关节的活     

自由落体运动解析

一、自由落体运动的概念自由落体运动是指物体只在重力作用下从静止开始下落的运动.1.运动学特点:v0=0,a=g,g的大小、方向均不变.2.受力特点:在真空中物体只受重力,或者在空气中,物体所受空气     

一种混联机器人运动学分析与仿真研究

为了使工业机器人的位姿改变更加快速、灵活、工作空间更大,对一种六自由度混联机器人进行了三维建模,并根据右手法则建立了机器人各个关节的坐标系,提出了一种几何和反变换相结合的运动学求解方法,对机器人进行正运动学分析和逆运动学分析,在多解选择时,采用就近原则和逐级剔除的方法.这种结构既有旋转关节机器人的灵活性,也有了直线关节机器人的工作空间.最后用Matlab进行数据仿真,机器人在笛卡尔空间运动轨迹平滑稳定,结果证明了方法的可行性.     

雅可比矩阵在对机械手关节速度与力矩分析中的应用

提出二自由度机械手末端执行器与各关节之间的运动速度分析方程式与静力学分析方程式,通过实例推导和分析,可以得到机械手运动的瞬时状况和静态下的力或力矩平衡问题,并可说明雅可比矩阵在运动学和力学两方面的运用和区别。     

空间斜曲柄摇杆扑翼机构的仿生动力学分析

为了模仿鸟类扑翼运动,提高扑翼机构两侧运动支链的运动对称性,进而为增强扑翼飞行器扑翼飞行的稳定性设计了一种空间斜曲柄摇杆扑翼机结构。本文通过构件几何关系建立了空间曲柄摇杆机构的运动学模型,在多体运动软件ADMAS中建立了扑翼机构仿真分析模型,对运动学模型分析进行了验证。应用udf方法对模型进行动力学分析,分析了扑翼在一个周期内的气动力特性以及速度。结论表明,设计的扑翼机的扑翼极限角度为30°,扑翼机构最大尺寸为88mm,达到扑翼机的微型、对称的要求。应用udf方法,动力学仿真在扑翼频率为4Hz,来流速度7m/s条件下进行。结合气动力以及运动学证明了空间斜曲柄摇杆设计提高运动的对称性,并有利于飞行的稳定性,进而提高了扑翼机整体的气动布局。     

多关节教学工业两用型机器人实验平台

本文介绍了一种基于PC平台的多关节教学工业两用型机器人实验系统.针对开放式教学的特点,采用了结构敞开式设计和三级计算机多CPU并行工作方式,基于VC 6.0环境编写模块化的上位机控制软件.该系统可以完成手动示教与再现、自动正向与逆向运动学、路径规划、位置控制和误差补偿等实验.经实验室使用表明实验效果良好.     

一种3-7R并联解耦机构的运动学与动力学分析

基于运动副分析,对一种运动解耦的3-7R并联机构进行了构型分析,并对机构的构型特点进行了总结．该机构由3个正交分布的支链组成,机构的运动副均为转动副,构成了机构动平台在x,y,z三个方向的平动解耦．为验证机构的解耦特性,对机构进行了运动学分析,推导了机构的运动学正／反解、输入／输出的速度和加速度,验证了机构的运动解耦特性．采用一种机构支链分解-综合的方法,利用拉格朗日法建立了机构的动力学模型,验证了机构的力解耦特性．这对机构控制策略、机构设计和轨迹规划等方面的研究具有一定的理论意义．     

液压传动机构位姿检测方法研究

为了准确测取液压传动机构的位姿数据用以跟踪控制,该文通过分析转角测量方法的优缺点,根据机构的运动学分析,转换测试思路,提出以液压缸行程的线位移测量取代关节转角测量。以挖掘机工作装置分析为例,在建立液压缸行程与各关节转角的转换模型基础上,利用单片机和LabVIEW联合开发数据采集及后处理系统,实现各关节转角的实时显示和保存,为自主挖掘的伺服控制系统提供了可靠的位姿数据。     

脉动式CVT连杆机构的运动规律研究

本文对曲柄摇块式脉动无级变速的传动机构进行了运动分析,从运动学原理对机构进行深入研究,得出该机构的最佳参数,减小脉动及动载荷,降低功率损耗,进而改善其运动及动力性能,     

不平衡非线性工况下STATCOM的控制

针对传统STATCOM不能对不平衡非线性负荷系统补偿的现象,提出了一种新型STATCOM控制方法,该方法融合了传统STATCOM能补偿无功电流、不平衡电流和APF可以补偿谐波电流的特点.本文给出了新型STATCOM控制方法的总体结构,分别介绍了结构中三种模块的结构和原理,最后在PSIM仿真软件中搭建了仿真平台,仿真结果验证了所提方法的正确性.     

全方向无回转半径电控轮椅的研制

本设计是一款面向高龄者和肢体残疾者的创新产品.它是通过链传动、蜗轮蜗杆传动等组成的转向机构实现轮椅的全方向无回转半径转向运动,其中,利用蜗轮蜗杆传动的自锁性解决驱动机构对转向控制机构的影响,提高轮椅转向运动的稳定性;其驱动机构由控制机构、中央驱动机构和周边万向轮机构组成,周边万向轮支撑腿设计成弹簧式杠杆机构,起到运动平衡补偿作用.这几个机构共同组成了轮椅主体,可以使轮椅在狭小的空间内自由运动,结构简单、控制灵活、成本低、效果好,为高龄者和肢体残疾者的生活提供便利.     

一种提升圆锥算法机动性能的方法(英文)

为提高捷联惯导姿态圆锥算法的机动性能,提出一种新的圆锥补偿结构,该结构通过在传统结构中增加一个子样获得.在给出经典圆锥运动定义的基础上,推导了基于新的圆锥补偿结构的圆锥补偿残余误差通式,并采用频率泰勒方法设计了新的圆锥补偿结构系数,从而获得一类新的圆锥补偿算法.定义了2种圆锥算法误差模型,分别用于圆锥环境和机动环境下的圆锥算法性能评估.仿真结果表明:新的四子样圆锥算法的机动精度比传统四子样圆锥算法的机动精度提高约1倍;与传统的压缩圆锥算法相比,新的圆锥算法在保持圆锥性能的同时具有更好的机动性能.