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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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由于传统的人工技术或者简单的医疗设备已无法解决患者和老人们的康复训练和健康需求。基于此,本文旨在研究一种外骨骼式下肢康复训练器,可以帮助不同的患者进行不同程度的主、被康复训练,并根据人体下肢运动的特征,提出了外骨骼式下肢康复训练器的设计思路,说明了康复训练器机构组成、工作过程及使用方法。 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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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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提出一种具有运动分岔特性的并联机构,利用螺旋理论分析了其自由度和运动分岔特性,结果表明当机构处于运动分岔点时,动平台拥有5个自由度,通过驱使不同驱动副,机构可以演变成具有不同运动分岔特性的构型,包括三移动一转动,两移动两转动。为实现两种构型合理切换,采用刚化驱动的方法,选取合理的驱动副。分析并联机构在不同构型下的运动学正反解,得出在两种构型下运动反解方程与正解方程的解析解,机构具有较好的运动解耦性,利用ADAMS验证了运动正反解的正确性。通过雅可比矩阵分析了机构的奇异位形,结果表明在合理的工作范围下两种运动模式均没有奇异位形。绘制了机构的工作空间。基于运动/力传递性能方法分析了机构性能指标,得到了工作空间内的性能分布图,结果显示两种构型都具有较好的运动/力传递特性,优质工作空间大。 相似文献
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通过构型演变,设计一种五自由度采摘机器人承载平台机构,去掉Stewart六自由度并联机构的一条驱动支链,得到五驱动支链并联机构。机构采用SPS支链为驱动支链,驱动支链对运动平台无约束。由于仅有5条驱动支链,需增加1条约束从动支链限制运动平台1个空间自由度。为此,采用螺旋理论分析约束从动支链,得到满足不同自由度的从动支链约束螺旋和对应结构,综合出具有不同运动特征的五自由度并联机构。针对此类五自由度并联机构构型,提出了机构构型的符号表示方法,建立了机构的输入与输出关系方程,利用速度Jacobian矩阵研究机构的奇异性,选取无奇异的机构构型为承载平台,并计算了承载平台的工作空间。 相似文献
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针对目前栽植机械中多杆式栽植机构构型有限的问题,借助图论型综合的方式,构建完备的多连杆栽植机构构型库。首先,在连杆机构运动链综合中,基于加权四次幂矩阵与加权最小距离矩阵的方法,获取拓扑图顶点相似特征码,根据不同顶点间特征码的唯一性,开展运动链拓扑图相似点识别与同构判别;其次,建立栽植机构构型筛选规则,利用相似点的特征实现功能点的选取,建立了6构件至9构件机构功能拓扑图图库,得到六杆一自由度构型14个,七杆二自由度构型17个,八杆一自由度构型510个,九杆二自由度构型917个;最后,在构型库中选取不同构件数下的构型进行运动学建模,优化获得适合栽植作业运动要求的新型六杆、七杆、八杆栽植机构尺寸,并进行运动仿真验证了构型综合方法的正确性,可为多样化种植机械的创新设计提供更多可选构型。 相似文献
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用折纸机自动折纸取代人工折纸,已经成为行业发展趋势。刀式、栅栏式和混合式等折纸方式可能会存在结构复杂、损伤原材料、效率低等缺点。本文论述的齿轮自动折纸装置,具有结构简单,折纸效率高、适应范围广、自动化程度高等优点,并被授权国家专利(专利号:ZL201520424599.1)。 相似文献
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基于GF集理论提出了一种简单而有效的混联机器人构型综合方法。首先阐述了GF集的基本概念、运算法则及转动特征存在条件。其次通过分析混联机构结构组成特点,提出了基于GF集元素组合和转动轴线迁移定理安排混联机构拓扑结构的方法,建立了混联机构数综合方程并给出了混联机构构型综合的具体步骤。基于该构型综合理论,综合出了具有确定运动特征的3T2R混联机构。针对综合出的混联机构,提出了一种混联机构末端运动特征的分析方法,运用该方法分析了一种综合得到的3PRPaRRR混联机构,证明了该构型理论的正确性。设计出的3PRPaRRR混联机构具有结构紧凑、定位精确、高速等优点,同时给出了实例应用。 相似文献
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介绍一种新型机构,该机构可将一个直线运动传递到与其垂直的方向,完成直线定距移动、锁定、换向动作,并具有较高的定位精度。该机构原理新颖,结构简单,可用于农机、轻工等领域。 相似文献
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鉴于线矢力与机构的承载能力密切相关,对线矢力的各向同性条件进行了研究,得到了线矢力满足各向同性的一般条件,提出了一种事先考虑驱动副布置的冗余驱动移动三自由度并联机构构型综合方法。该方法首先综合与支链约束力螺旋和驱动力螺旋均互易的运动链;然后再构造与支链约束力螺旋互易而与驱动力螺旋不互易的驱动副,从而得到了数种典型的满足驱动线矢力各向同性的冗余驱动三自由度移动并联机构构型;最后,对其中的一种典型机构4-PRRR进行了分析,结果表明,该机构在运动过程中始终满足承载能力各向同性,验证了前述线矢力各向同性分析与构型综合理论的正确性。 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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根据基于方位特征集和序单开链单元的并联机构拓扑结构设计理论,提出了一种基于基本回路过约束特性的无过约束并联机构设计方法。首先,分析动平台方位特征集、支链方位特征集以及基本回路独立位移方程数三者之间的关系,确定了少自由度无过约束并联机构构型的存在条件,给出了无过约束并联机构构型综合的方法和步骤。然后,按照支链类型及其对动平台提供的约束不同,将无过约束并联机构构型分为3类,表明通过不同类型的支链组合可得到不同性能的无过约束并联机构新构型。最后,通过典型实例总结无过约束并联构型的支链组成及其装配规律。 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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针对现有机构分析与综合理论方法存在综合结果不完整、无法适用于弯曲平移机构等问题,提出了空间曲线平移并联机构构型综合及分类方法。首先,借鉴高斯非欧几何的内蕴思想,将直线、曲线、平面以及曲面等均视作可描述末端构件平移特征的独立空间,进而建立了可描述弯曲平移运动特征的表达模型;其次,研究了支链末端构件弯曲平移运动的形成机理,并制定了相应的运动特征求并运算规则;然后,根据形态特征将空间曲线平移并联机构划分为9种基本类型;最后,以柱柱相贯线平移机构和柱锥相贯线平移机构为例,给出了空间曲线平移并联机构的构型综合方法。 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