柔索牵引踝关节康复机器人运动轨迹规划

针对当前踝关节康复机器人构型以刚性驱动居多,结构复杂,其系统刚度无法根据患者的恢复状态进行调整,提出了一种位置可重构的柔索牵引踝关节康复机器人。建立了柔索牵引踝关节机器人运动学模型,根据踝关节在矢状面、冠状面以及横断面上的极限转角,构建了踝关节在内翻/外翻、内收/外展、背屈/跖屈运动时的转角变化函数;通过分析机器人三种运动工况下的柔索的长度、速度、加速度变化规律完成了柔索牵引踝关节康复机器人的运动轨迹规划。     

柔索驱动单元的模型辨识与控制器设计

针对并联柔索驱动机器人力场模拟应用场景下驱动单元的力伺服控制系统设计,基于Links半物理仿真环境,运用Matlab System Identification工具箱,对柔索驱动单元系统数学模型进行模型辨识,并对系统的不确定性进行辨识。结果表明,考虑柔索驱动单元的不确定性因素后实际系统模型与理论模型相吻合,且系统理论模型具有较高的可靠性。在可靠的理论模型基础上,对柔索驱动单元进行控制器设计,并验证了模型辨识方法的有效性。基于模型辨识的控制器设计方法可以推广到其他类型系统的模型辨识。     

基于SISOtool的力伺服控制系统的设计

Matlab-SISOtool工具箱为经典单输入-单输出控制系统的设计和分析提供了一个实时交互式环境。以柔索驱动力伺服控制系统设计为例。建立系统的数学模型;在此基础上,分析柔索驱动前向通道传递函数频率特性,明确基本控制问题;确定柔索驱动单元复合控制策略;利用SISOtool工具箱对系统前向通道控制器进行详细设计;对柔索驱动复合力控制策略进行了实验研究。设计过程以及实验结果表明,SISOtool工具箱简化了单输入-单输出控制系统的设计过程,设计过程更加直观、高效。SISOtool工具箱对于控制理论的学习及控制系统的设计都具有重要的参考意义。     

运动处方对体育舞蹈运动踝损伤干预研究

研究踝关节运动处方对体育舞蹈运动踝关节损伤康复效果。通过运动处方干预实验,对20例体育舞蹈运动踝关节软组织损伤进行为期6周研究。踝关节机能综合评分由实验前57.58±8.65上升到实验后的89.30±7.91(P<0.01),实验前后关节活动度以及踝周径等指标发生显著性变化。以肌力、关节活动度练习、本体感觉训练为主的踝关节运动处方对治疗软组织损伤起到显著效果。     

电磁驱动球形机器人转弯特性分析

本文提出一种电磁驱动全方位运动球形机器人驱动原理．采用几何分析的方法,推导出球形机器人低速运动时,转弯半径的表达式;利用分析力学的力平衡、力矩平衡方法,考虑到离心力、陀螺效应等因素的影响,对球形机器人的转弯特性进行了深入的分析,分别建立了球形机器人中速、高速运动时的转弯半径计算方程;通过对比分析,验证了所建立的转弯半径计算公式的正确性．     

钢坯修磨机器人操作臂运动误差的数学模型

采用齐次变换矩阵，在Ｈａｒｔｅｎｂｅｎｇ－Ｄｅｎａｃｉｔ坐标系中建立了钢坯修磨机器人操作臂运动误差的数学模型，为钢坯修磨机器人操作壁运动误差分析及计算机仿真提供了一定的依据。     

仿袋鼠跳跃机器人运动机构的动力学优化建模及设计

在已建立的非SLIP仿袋鼠单足跳跃机器人系统机构模型的基础上,对其进行运动学、动力学分析,用MATLAB软件进行了优化设计建模及解算,得出了最优解,并确定了各部分结构的质量和长度参数,为机器人的机械结构设计提供了重要依据。     

基于硬件在环仿真的系统模型辨识平台设计

控制系统设计的前提是建立准确的被控系统的数学模型,为了验证理论建模的准确性,设计了基于硬件在环仿真的系统模型辨识平台。以力伺服控制系统为例:建立柔索驱动系统数学模型;搭建基于d SPACE硬件在环仿真的系统模型辨识平台;最后,利用MATLAB-ident工具箱在离线状态下对系统数学模型进行模型辨识。模型辨识实验结果表明:实际系统和理论模型的频率特性基本吻合,验证了该模型辨识方法的有效性。该平台容易搭建、调试简单、工作稳定,对力伺服系统建模及控制系统设计具有参考价值,同时可推广至其他类型伺服系统的模型辨识。     

踝关节运动损伤成因与快速康复方法探讨

踝关节属于人体负重关节,其稳定性是保证人体负重以及运动功能的重要基础,踝关节损伤是较为常见的运动损伤,如果处理不当则极易引发创伤性的关节炎。该文从运动医学的角度出发,对踝关节运动损伤成因与快速康复方法进行探讨。     

从教材中初探“建模”教学的有效性

通过对《沪科版》教材的两轮教学,将教材中部分精华整理分析,提炼出数学方法,充分利用教材内容有效建立数学模型,利用数学模型解决实际问题;通过建立数学模型渗透函数思想,将建立数学模型教学有机融入平时教学中,突出建立数学模型教学的有效性。     

弹性波发生器作用下柔轮变形机理的研究

利用非线性有限元方法对谐波齿轮传动柔轮在弹性波发生器作用下变形与变形力进行了计算分析,得到:柔轮径向变形量与径向变形力的相关规律,柔轮初始变形力与柔轮形变基本成线性关系.计算结果与实验结果对比显示,两者趋势吻合.     

基于MATLAB/SimMechanics模块六自由度串联机器人的运动分析与控制

以KR5ARC型机器人为研究对象,建立机器人杆件坐标系,获得相应的结构参数和运动参数;利用MATLAB/SimMechanics模块建立机器人的仿真模型,并进行了一定的运动学分析;设定机器人的运行轨迹,并在MATLAB环境下编程,通过MATLAB程序的循环求解,自行求得机器人各关节转动角度的最优解,并对机器人轨迹规划进行仿真。通过仿真模型末端的传感器模块和轨迹模块,获得末端执行器和各关节运动的各种数据,为工程人员控制分析机器人提供一种有效的手段。     

谐波齿轮传动柔轮位移场和应力场的有限元分析

本文对谐波齿轮传动柔轮位侈场和应力场用有限元方法进行了理论分析与实例验算。较真实和全面地揭示了柔轮在负载条件下变形和应力状态。这为柔轮的强度计算提供了可靠的依据。     

基于偏心桨机构的水陆两栖机器人陆上步态实验研究

偏心桨叶轮是一种新型轮式机构,采用偏心桨叶轮设计的新型水陆两栖机器人具有高效稳定的行走步态。以偏心桨机构为研究对象,搭建了基于LabVIEW系统的陆上步态测试实验台。通过300余组实验,完成了偏心桨机构陆上步态实验,并对实验结果进行了比对分析。结果表明:偏心桨叶轮较传统的光轮具有良好的越障能力;随着障碍物高度的增加,轮子翻越障碍物的成功率下降,在T1、T2、T3三种障碍物情况下,平均成功率分别为83.33%、70.00%、46.67%;桨叶轴位置对越障能力以及偏心桨机构运动性能具有显著影响。因此,通过合理的规划桨叶轴的轨迹有望显著提高偏心桨叶轮式机器人在复杂环境下的通过性。     

电压反馈下的履带式机器人行进速度控制方法

在履带式机器人行进速度控制过程中,受到网络延时的影响控制效果不理想,在行进控制过程中容易出现偏差,需要进一步提高其稳定性。针对这一问题,提出电压反馈下的履带式机器人行进速度控制方法。根据动力学原理,分解履带式机器人在水平和垂直方向上的移动速度,建立机器人运动数学模型,在电压反馈下,设计机器人控制器,在控制器上增加电压检测电路,采集电压反馈信号,形成闭环控制,实现对机器人的控制。在此基础上,介绍了履带式机器人的基本结构和特点,综述了国内外相关研究,阐述了履带式机器人在行进过程中的关键技术,将行进控制结果与机器人运动模型相结合,设计速度控制律,获得机器人的控制速度,实现在无障碍和有障碍两种环境下的行进速度控制,得出履带式机器人行进速度控制方法控制指令响应时间短,行进位置定位误差小,整体性能得到了提高。     

浅谈踝关节扭伤的康复

本文主要介绍了运动中踝关节损伤后的西医检查方法和康复分期及部分西医常用的治疗方法,也介绍了中医伤筋的传统针灸推拿、传统体育康复法及中医膏药敷贴疗法治疗踝关节扭伤。     

跑步过程中膝关节生物力学研究（英文）

为了研究人在跑步过程中速度对膝关节运动生物力学的影响规律,基于Kane方法和半物理仿真方法建立下肢动力学模型,以健康男性青年为对象,对不同速度下的跑步过程进行实验研究和数据分析,建立以速度为自变量的膝关节运动模型.研究结果表明:步态初期足跟落地时刻,跑步速度越快,小腿向前伸展程度越大,越接近与大腿共线;步态中期,大腿向后伸展,小腿与大腿接近共线的最大程度,此时膝关节背面的韧带拉伸量最大,并且速度越慢,共线程度越明显;膝关节最大屈曲过程出现在步态后期,并且最大角度随着速度的增加而增加;随着跑步速度的增加,膝关节曲线前移.实验结论可用于康复机器人、类人机器人等研究领域.     

用于手康复机器人的弯扭复合超声驱动器振子仿真分析

用于手功能康复机器人的超声驱动器的性能大部分取决于驱动器的振子,振子的结构设计与尺寸参数对驱动器至关重要,振子的结构设计尺寸对驱动器的性能影响规律是本文的研究重点,通过观察不同结构尺寸变量对振子的共振频率与幅值的影响,为合理设计制作用于手功能康复的超声驱动器结构尺寸提供理论依据和前期准备。首先,根据手功能康复机器人的驱动需求提出改进方法,用超声驱动器替代传统电机优化性能。其次,分析驱动器的设计理论,寻找不同结构尺寸对于振子的共振频率和幅值的影响规律。最后,对用于手功能康复机器人的弯扭复合的超声驱动器的振子进行模态分析、谐响应分析和瞬态分析仿真,得出在设计尺寸下的驱动器可以满足手功能康复机器人的要求。这是超声驱动器在康复机器人领域的应用探索,利用超声驱动器体积小、质量小、构造简单、定位准确、大功率密度、响应时间短等亮点,改善手功能机器人在驱动装置上的性能。     

论普通高校排球项目踝关节力量训练的重要性

分析了排球运动的技术特征,借助踝关节生理结构、运动特征及踝关节运动损伤的机制及原因分析,论述踝关节力量训练的重要性。     

二自由度机器人轨迹控制的研究

以加拿大Quanser公司开发的二自由度机器人系统为对象,研究二自由度机器人的轨迹控制问题.建立二自由度机器人系统的数学模型,利用测速反馈(PV)方法设计控制器并完成机器人的运动学分析;在Matlab环境下利用Simulink对系统进行仿真,并应用WinCon软件对系统进行实时控制.