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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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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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针对液压外骨骼机器人系统建模困难的问题,提出一种利用自适应模糊逼近方法来实现对滑模等效控制的逼近,不需要对机器人的未知参数进行预先估计,同时设计可调参数的自适应调节律,增强系统的鲁棒性,引入一种类势能函数设计具有非线性积分项的滑模面,当误差较大时,积分效应适当减弱,防止产生较大的超调量;当误差较小时,积分效应适当增强,减小稳态误差。利用李雅普诺夫方法论证了该闭环控制系统的稳定性,并使用模糊切换方法来消除滑模控制抖振。最后,对液压助力外骨骼机器人系统进行轨迹跟踪及外干扰实验,结果验证了该方法的有效性,控制输出能快速平稳地跟随参考位置信号,且具有一定抗干扰能力。 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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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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基于启发式动态规划的履带机器人路径跟随控制方法 总被引：1，自引：0，他引：1
针对移动机器人传统路径跟随控制方法需要人工调校参数、缺乏自主优化能力的问题,提出了一种基于启发式动态规划（Heuristic dynamic programming, HDP）的路径跟随控制方法。首先,设计履带式机器人路径跟随控制系统结构,建立了误差状态方程;其次,提出了一种基于HDP算法的路径跟随控制方法,综合误差性能指标和跟随稳定性指标设计了回报函数,采用多层前馈神经网络逼近评价器和执行器,并推导了网络参数的在线优化规则;最后,通过数值仿真和系统试验验证了HDP方法的路径跟随性能。试验结果证明,基于HDP算法的控制器跟随直线的平均误差绝对值为0.04m、均方根误差为0.06m;跟随钝角转向曲线的平均误差绝对值为0.01m、均方根误差为0.06m;跟随锐角转向曲线的平均误差绝对值为0.03m、均方根误差为0.09m。该方法不需要对控制参数进行反复调试就能够获得较好的控制效果,提高了移动机器人路径跟随控制方法的环境适应性和自主优化能力。 相似文献
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串联弹性器件广泛应用于外骨骼机器人驱动关节,有利于重载荷情况下的电机软启动。针对旋转类串联弹性器件转动刚度变化引起的传动力矩波动,弹性传动和刚性传动两种状态转换时的传动冲击等问题,提出了一种渐开线齿面弹性器件,建立了传动力学模型,并对器件的弹性-刚性传动过程进行了动力学分析与仿真,研究轴心装配偏差对渐开线齿面啮合滑动率与接触面接合冲击的影响,通过对弹性器件安装倾角参数优化保证了传动件转动刚度变化率最小,有效控制了弹性传动过程中的转矩波动。最后对器件进行了下肢外骨骼驱动关节工程验证和传动静特性实验,结果表明,轴心装配偏差会导致接触面接合时转矩激增,当偏差在0.05 mm内时(渐开线齿面啮合滑动率最大为0.006 5),与平面矩形弹性器件相比,转矩激增值平均降低43.55%。 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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海洋浪涌对海洋物流吊装机械工作安全及可靠性有很大的影响。目前海浪运动补偿多基于IMU或MRU等船舶专用传感器,其成本较高。采用组合标识,提出基于视觉的吊装机器人卷扬随动控制方法。首先,对机械臂进行运动学分析以及手眼标定,采用视觉标识对复杂环境下的目标进行检测,采用主方向定位以及DLT算法对标识进行定位;然后通过建立卷扬系统模型,在速度环上采用伪微分反馈复合控制算法,使用基于双S形曲线运动规划加减算法进行目标运动跟踪、路径重规划,并采用加减速方法生成运动轨迹。通过搭建试验平台,模拟海上工作环境并进行静态目标和动态目标跟随试验,验证了卷扬升降控制的可行性以及随动控制策略的有效性。 相似文献
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基于模糊PID的变量液体施肥控制系统 总被引：1，自引：0，他引：1
变量液体施肥控制系统具有大惯性、非线性和参数时变的特点,采用传统的PID控制方法很难实现准确的控制。为此,在建立电动执行器的数学模型的基础上,采用自适应模糊PID对液体肥流量进行自动控制,并利用Mat Lab对变量液体施肥控制系统进行建模和仿真及实验验证。仿真与实验结果表明:变量液体施肥控制系统采仿真时,自适应模糊PID控制系统的动态静态指标明显高于常规PID控制;系统超调量、调整时间明显改善,即超调量为1.5%,系统进入稳态所需时间为0.86s。变量液体施肥控制系统实验时,PID控制变量液体施肥系统的响应时间为1.6s,超调量为7.8%。模糊PID控制变量液体施肥系统的响应时间为0.8s,超调量为0,使施肥量更有效地保持在给定范围。该方法可为变量液体施肥控制提供一种有效的控制方法。 相似文献
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自主跟随车辆航向控制系统 总被引：1，自引：0，他引：1
提出了一种基于红外传感器检测相对航向角的车辆自主跟随控制系统建模和设计方法,对相对航向角的检测机构及其工作原理进行了介绍,重点讨论了基于步进电动机驱动的转向控制系统的建模方法、前轮转向角和航向角之间的关系以及相应的控制算法的设计,航向角控制系统模型的Matlab仿真结果和控制系统的实际运行结果高度吻合。结合自主改装的电动车自主跟随系统在果园路径进行了实验,实验过程中,引导车和跟随车行驶路径之间的最大横向偏差为9.2 cm,平均偏差为3.3 cm,方差为5.5 cm2。实验结果表明,基于红外传感器的车辆自主跟随控制系统能实现车辆的自主跟随,系统运行稳定可靠,体现出其在复杂农业环境中的应用前景。 相似文献
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为了提高潜水轴流泵的使用寿命及其自动化程度,文章系统地介绍了一种低成的潜水轴流泵智能保护监控系统,详细地阐述了潜水轴流泵水位自动控制及其安全保护的原理,给出了以单片机为核心的智能监控系统的设计思想。文中采有故障树的分析方法,实现兴同流泵的智能保护功能,对其它智能保护监控系统的研制也有一定的参考价值。 相似文献