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农用型下肢外骨骼机器人是一种伴随农作者运动并提供有效负载和支撑的仿人下肢机器人,在田间劳作时,农用型下肢外骨骼在人体进行特定采摘动作的支撑和稳定过程中拥有复杂的动态系统,因此对农用型下肢外骨骼的正逆运动学分析变得更加重要。而对于农用型下肢外骨骼机器人运动学的分析,现有的运动学模型解法复杂且无法避免奇异位形的出现,在分析现有的运动学解法后,提出了一种基于旋量理论的运动学算法。结论表明,基于旋量理论的正逆运动学分析能从整体上对农用型下肢外骨骼进行描述,不仅简化了算法,提高计算效率的同时还避免了机构的奇异性。最后将所建立方程导入Matlab软件进行仿真分析,通过对比验证基于旋量理论建立的正逆运动学的可行性和准确性。 相似文献
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针对老年人肌肉功能逐渐退化所导致的手臂运动障碍问题,设计一种上肢外骨骼机械手臂。可以实现肩关节的外展/内收、前屈/后伸和外旋/内旋运动,肘关节屈/伸运动。首先建立三维模型,然后采用变密度法对外骨骼机械臂关键部件进行了拓扑优化设计。优化结果表明,在符合刚度和强度的条件下,通过优化设计,外骨骼机械臂关键部件重量可以减少到未优化部件的70%。 相似文献
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鲁浩朱坚民 《农业装备与车辆工程》2023,(4):98-103
以人体蹲-起过程为研究对象,通过对人体蹲-起过程进行拉格朗日动力学建模,得到两者的髋、膝、踝关节力矩的动力学逆解结果。依据人体蹲-起过程的关节运动机理,参照人体工学设计要求,设计了一款辅助蹲-起下肢外骨骼,进而进行各关节仿生学结构设计和驱动系统设计。通过对膝关节驱动器的功率分析及静力学分析,确保辅助蹲-起下肢外骨骼在结构轻巧、可穿戴性、可靠性等方面均能满足辅助蹲-起下肢外骨骼的总体要求。 相似文献
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王锋张帆 《农业装备与车辆工程》2023,(2):49-53
为了减轻外骨骼质量,便于使用者的穿戴,将折纸机构与下肢外骨骼相结合,设计了一款基于折纸机构的下肢外骨骼关节。首先利用可实现刚性折叠的三顶点折纸设计了外骨骼关节的基本构型,并确定了各折叠板的空间运动轨迹;然后根据折纸锁定原理结合关节基本构型对外骨骼锁定关节进行设计。该种类型的外骨骼关节不仅避免了棘轮、槽轮和液压等额外锁定装置的引入,还可以通过机构自身的结构实现运动与锁定两种运动效果,使得整体机构更加轻便,为下肢锁定外骨骼的设计提供了一种新的方案。 相似文献
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针对流水线工人工作时需要长时间处于重复单一地站起、蹲下作业的姿态,关节、脊椎受损严重的问题,设计了一款结构轻巧、穿戴方便、安全舒适的下肢外骨骼起蹲系统。为了实现下肢外骨骼人机跟随系统的有效控制,简化模型后采用拉格朗日方法建立系统数学模型并进行动力学分析,最后运用迭代学习控制算法对外骨骼的控制策略进行了研究,并进行仿真实验。结果表明,外骨骼系统与人体运动之间的跟随误差可以得到有效控制,验证了此方法的可行性,同时也为进一步研究外骨骼系统提供了良好的理论依据和方法参考。 相似文献
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《中国农机化学报》2016,(8)
外骨骼机器人的运动过程控制是机器人运动研究中的一个重要模块。农用型外骨骼机器人在田间作业时,经常需要做起蹲运动,因此很有必要对该过程进行优化控制。将外骨骼机器人作为研究对象,研究其起身时的优化控制方法,首先需要确立外骨骼机器人起身过程的坐标系,建立一个数学模型;使用Matlab软件对所建立的数学模型进行仿真,得到关节角度的变化规律;然后把ZMP和地面反力作为约束,对目标函数进行优化,寻求起身过程中的最小耗能,得到该过程的优化轨迹;再在ADAMS软件中建立一个机器人的几何模型,仿真模拟起身过程,分析得到主动力矩和关节角度的优化曲线;用MATLAB软件进行遗传算法优化,得到最优值,即最小耗能。 相似文献
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刘兴宇 《农业装备与车辆工程》2022,60(1):134-137
以爬壁机器人的运动过程为研究对象,对运动过程做了模拟仿真.首先对爬壁机器人进行分析,根据壁虎爬行的运动原理和吸附方式,对爬壁机器人进行总体方案设计,确定爬壁机器人的组成部分.该爬壁机器人主要有3个部分的结构设计:主体结构、腿部结构以及吸附结构;其次,通过SolidWorks软件对爬壁机器人各零部件具体结构进行三维建模,... 相似文献
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《农业装备与车辆工程》2017,(11)
设计了一种六自由度外骨骼手臂康复训练机器人,分析了结构与连杆参数,并采用D-H后置坐标系法,建立了各连杆结构和坐标系的运动学模型,得到运动学的正解,从而编程得到机器人末端理论运动曲线,再与ADAMS仿真得到的曲线进行对比,验证了运动学模型的准确性。采用蒙特卡洛法计算出该机器人的工作空间。利用Matlab中的Robotics Toolbox模块功能,建立该机器人的运动学模型,对其进行关节空间的轨迹规划,得到机器人关节较为平滑、连续的角度、角速度和角加速度曲线和运动轨迹曲线。最后,将轨迹规划中得到的关节数据导入到ADAMS中,将运动曲线spline作为驱动,经过仿真得到各个关节所需的力矩变化曲线,为电机选型和控制确定理论基础。 相似文献
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气动肌肉驱动的软体机器人具有质量轻、功率密度比高、人机交互安全性高等优点。提出了一种由伸长型及收缩型气动肌肉组成的变刚度软体机器人手臂,能够实现位置与刚度的解耦。针对单根收缩型及伸长型气动肌肉进行了刚度测试实验,利用最小二乘法建立了单根气动肌肉气压、位移及刚度关系模型。基于所建立的单根气动肌肉刚度模型,针对所设计的软体手臂,建立了手臂刚度模型。搭建了手臂刚度测试实验平台,通过实验验证可知理论模型与实验模型的刚度变化趋势一致,平均相对误差为3.60%,最大相对误差为6.17%。 相似文献
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为实现篱架式栽培的食用葡萄自动化采摘,设计了一种关节型四自由度(4-DOF)机械臂,并利用DH参数法建立机械臂的连杆坐标系。通过MatLab里的Robotics Toolbox建立机械臂的数学模型,对机械臂的正、逆运动学进行仿真,对末端执行器走直线轨迹进行了轨迹规划。利用ADAMS建立机械臂的虚拟样机,将轨迹规划仿真数据作为驱动,进行动力学仿真,获得夹持2kg葡萄时腰关节、肩关节、肘关节及腕关节所需驱动力矩分别为95、52、48、12N·m,从而为采摘机械臂的物理样机制造与采摘试验提供了技术依据。 相似文献
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为了验证气力提升技术在河道清淤过程中的应用效果,依据70%浸没深度的普遍工况,搭建了采用气力提升技术的泥沙输送试验平台.在0~4.5 m/s的进气速度下,开展了泥沙提升效率试验,探究了最佳提升效率所对应的进气速度.同时基于Matlab图像处理功能,着重对0.6与1.0 m/s进气速度下的流型进行分析,得到了最佳提升效率附近对应流型的固体颗粒运动特性.研究结果表明,管内流型以及颗粒的运动特性直接受进气速度的影响.在浸没深度一定的情况下,河沙提升效率由进气速度所决定.通过研究不同进气速度下的流型,进而探究不同流型的形成原因,得知当进气速度达到1.0 m/s时,气相被充分离散成均匀细泡,气体与液固两相发生了强烈的动量交换,气体携带的绝大部分动能转移到了固液两相,该进气速度下的提升效率最高,此时的流型亦为气力提升最佳流型.通过测量得到清淤效率与进气速度的关系,验证了气力提升技术应用于河道清淤的可行性. 相似文献
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针对菊花人工采摘效率低、尚未实现机械化等问题,设计了一种气动翻转梳齿式菊花采摘装置。该采摘装置主要由采摘部件、清齿部件、气动抛送机构、丝杠升降机构、行走装置和收集装置等组成,利用梳齿的梳刷作用将花朵采摘下来,借助清齿部件和气动抛送机构完成收集工作,采摘部件的工作高度通过丝杠升降机构进行调节。根据菊花的生长特性和采摘要求,确定了采摘部件中偏置曲柄滑块机构和采摘梳齿的结构参数和运动参数。搭建了采摘样机,以曲柄转速、梳齿间距、机器行驶速度为试验因素,以采摘率、损伤率和含杂率为试验指标,进行了三元二次回归组合试验,建立了因素与指标间数学模型并确定了最优的参数组合,试验表明：在曲柄转速为47.94r/min、梳齿间距为8mm、机器行驶速度为0.17m/s的因素水平组合下,采摘效果最佳。此时,采摘率为92%,损伤率为1.83%,含杂率为10%。该气动翻转梳齿式菊花采摘装置运行稳定,通过性良好,满足菊花采摘的农艺要求。 相似文献
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起重机吊臂结构的有限元分析 总被引：1，自引：1，他引：0
以ANSYS有限元分析软件为工具,详细论述了汽车起重机吊臂结构的有限元分析处理过程,并对吊臂在建模时的简化处理方法,关键载荷的施加都进行了阐述,对吊臂的设计工作具有一定的指导意义和参考价值. 相似文献
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针对目前果园采摘作业平台在升降调平过程中不够稳定、无法承受较大载荷、人身安全得不到保障的问题,通过理论分析、三维模型设计、性能试验相结合的方法,设计一种果园采摘作业平台升降调平机构。主要对该机构中的剪叉式升降架、左右调节支架、前后调节支架进行设计,对该机构的升降、上坡调平、下坡调平进行分析,并就相关参数进行分析计算,对样机进行模拟工作环境下的性能测试。试验结果表明:该样机最大举升高度1 535 mm,最大举升重量1 240 kg,平台举升时间28 s,角度调平范围±10°,调平最大误差±1°,满足设计要求,升降调平稳定可靠。 相似文献
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捡拾臂是圆草捆捡拾车的核心部件之一,其结构设计的合理性与作业过程的实用性是影响圆草捆捡拾车研发与生产的重要因素。针对圆草捆所处野外环境的多变性、圆草捆本身姿态的多样性,结合满足成功捡拾与提高捡拾效率的预定要求,对提升臂进行了结构预设计,并在此基础上进行优化分析与求解。结果显示;圆草捆捡拾车提升臂的结构设计中,提升臂的离地高度、两臂之间距离、单臂前端斜梁弯折角度及提升臂与车架距离等是影响圆草捆捡拾成功率与捡拾效率的重要参数。为了进一步确定合理的结构参数,对圆草捆捡拾臂进行了结构的理想化建模,并列出了相应优化问题的数学模型,并运用Mat Lab绘出相关图形,结合图解法得出的相关数据,为提升臂结构的设计提供了理论指导。 相似文献
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针对云南山地种植的深纹核桃树体高大造成现有机械难于采收,而人工爬树用竹竿击打采收成本高且伤亡大的问题,提出了搭载无人机的气振式核桃采收原理及方法,基于深纹核桃成熟果实的果柄连接强度的测试与分析结果,进行了核桃脱落的气振流动仿真分析,设计了搭载于六旋翼农业植保无人机上的气振式核桃采收机,分析了气振式核桃采收机在发射气振时的反冲稳定性,实施了气振式核桃采收机搭载无人机进行采收的试验验证,按效率优先和采净率优先两种采收模式,对气振式核桃采收机的采收效率和采净率做了预测分析。研究结果表明,核桃成熟度为80%、90%和100%时,使核桃果柄断裂实现落果的气振临界流速分别为77.5、69.0、58.5m/s;气舱容积为20L且气压为1MPa时,气振式核桃采收机的气动喷口至核桃挂果位置的最佳距离为0.5m,单次气振流动采收的最大有效面积的仿真值和试验值分别约为0.09m2和0.10m2,最大有效采收面积随着到气动喷口距离增大而减小。 相似文献