轻量型柔性下肢助力外骨骼的设计及性能实验

针对传统的外骨骼机器人存在的刚性结构、自重大、柔顺性差、穿戴舒适性差等问题,设计了一种轻量型柔性下肢助力外骨骼.该外骨骼通过鲍登绳装置和弹簧装置实现对踝关节的柔性助力,利用驱动系统的"单轮双槽"绕线盘实现单个电机对双腿的驱动,其稳定性通过有限元分析得以验证.在外骨骼的控制策略上,本文在电机系统的传统三环PID(比例-积分-微分)反馈控制的基础上,提出了基于电机转角和转速的PID控制策略和基于踝关节力矩的PID控制策略,通过Simulink和Simscape工具仿真验证了控制策略的可行性.最后,搭建了一台外骨骼样机并进行了性能实验,样机质量仅为3.095 kg,在本文设置的实验条件下,穿戴该外骨骼行走时人体代谢降低了15%,验证了该外骨骼设计的合理性,也表明该外骨骼相比传统外骨骼具有更好的助力效果.

精密机床主轴的有限元分析

建立某精密机床主轴的有限元模型,根据主轴的实际工作情况对其施加约束和载荷进行静、动态性能分析,以检验设计的合理性。分析主轴的静态性能,得到的主轴静态变形和等效应力的变化情况,均满足主轴的强度和刚度设计要求。分析主轴的动态性能,确定了主轴的前六阶固有频率,得到了主轴在前四阶频率范围内的谐响应位移曲线,表明主轴在工作转速区间内不会发生共振。