爬楼轮椅座椅姿态调节机构的可靠度及灵敏度分析

爬楼轮椅座椅姿态调节机构为一新型两自由度交叉四连杆机构,其运动精度直接影响着爬楼轮椅运动的稳定性。针对座椅姿态调节的交叉四杆机构,利用矩阵的方法建立了机构输入、输出关系的运动精度分析模型,进而建立了机构运动精度的可靠度及灵敏度数学模型。在基本尺寸误差和运动副间隙误差的基础上,求解出了三种运动副间隙误差情况下机构运动精度的可靠度。同时,也求解出了在不考虑运动副间隙误差情况下机构中各基本参数的可靠性灵敏度,最后利用Matlab进行仿真发现机构保持了较高的可靠度及适当增加杆长可改善机构的灵敏度。

基于NSGA-Ⅱ算法的爬楼轮椅座椅调节机构多目标优化

爬楼轮椅的座椅调节机构为一新型两自由度交叉四连杆机构,为了降低其动作过程中座椅所需驱动力矩即力矩性能,提高使用者的舒适性即舒适性能,增大座椅的工作空间即工作性能,需要对机构进行优化.由于机构杆件尺寸对上述性能会产生影响,为了得到最优的尺寸参数,对其进行运动学和动态静力学分析,建立了各性能与机构尺寸之间的函数关系,从而构建了机构尺寸参数的多目标优化数学模型,并采用NSGA-Ⅱ遗传算法得到了Pareto最优解,从中选取5组可行方案进行比较分析,最后利用Matlab将优化前后仿真结果进行比较发现,优化后的座椅调节机构具有更好的动态性能.

基于多传感器的爬楼轮椅底盘机构控制策略研究

为了使底盘机构能够准确地辅助轮椅实现爬楼动作,为其安装检测楼梯环境信息的传感器系统,包括检测踏面与踢面距离的超声波模块和红外线模块,以及检测底盘角度的传感器模块。给出了各传感器模块在底盘机构的位置布局,并通过各传感器模块检测获取底盘机构周围环境的楼梯信息;将采集的模拟数据信息,送入主控板数字信号处理器(DSP)进行融合处理,并采用多机串行通信模式将数据通过串行通信接口(SCI)模块传送至上位机,上位机经分析处理后向电机传送命令使其带动执行机构部件完成相应调节动作,实现对轮椅底盘机构的控制;将传感器的采集结果在VC++6.0界面上实时显示。

爬楼轮椅前腿的轨迹规划及控制策略研究

爬楼轮椅的爬楼控制是研究的重点,而前腿是实现爬楼的重要辅助机构,为了准确稳定地控制前腿的运动,文章建立了前腿的末端位置方程,并计算其工作空间,在工作空间内对其进行轨迹规划并求末端位置方程的逆解,得到前腿的控制量。然后设计前腿控制系统,计算系统各部分的参数,设计一种模糊控制算法控制前腿按规划的轨迹运动。把前腿的运行数据通过传感器测量下来并通过串口通信传递到上位PC机,上位机对数据进行处理,分框显示在上位机界面上,并根据已有数据,通过VC++6.0的绘图功能,把前腿爬楼的过程动态的绘制在上位机界面上。通过实验可知,本控制方法可以控制前腿按规划的轨迹运动。

爬楼轮椅前腿机构的可靠度灵敏度分析

针对爬楼轮椅的前腿机构,其运动精度的高低影响着爬楼轮椅整机的稳定性,运用封闭矢量法建立了前腿机构运动输入、输出模型,在同时考虑了杆件尺寸制造误差和运动副间隙误差的基础上,建立了轮腿式爬楼轮椅前腿机构输出角度可靠度、灵敏度模型,利用MATLAB编写程序对建立的数学模型进行仿真分析,得出了机构在不同运动副间隙情况下可靠度的变化规律和其在不同参数下可靠性灵敏度的变化规律,为后期提高前腿机构的运动精度设计提供理论依据。

爬楼轮椅后腿机构多目标优化设计

爬楼轮椅后腿机构是典型的平面二自由度五连杆机构,杆长尺寸对其性能产生很大的影响。为了得到最优的杆长参数,建立了五连杆机构的运动学模型和动力学模型,分别在运动学层面和动力学层面上提出了多个性能指标,以其作为目标函数和约束条件建立了机构多目标优化数学模型,利用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法得到了Pareto最优解。最后分别以各个性能指标值最小和权衡各个性能指标值为依据列出了几组最优设计点,包括杆长参数和对应的各个性能指标值,人们可以根据设计要求和工程实际经验来权衡选取满足不同要求的优化结果。