基于角度控制的被动辅助式RGO系统设计

为解决已有的往复式步态矫形器(Reciprocation gait orthosis,RGO)在临床应用中因无动力导致截瘫患者体力消耗巨大、训练时间短、膝关节康复训练无效果或效果不佳、因步态失真导致稳定性差等问题,设计了一种基于角度控制的被动捕捉式RGO系统。首先建立人体穿戴RGO正常行走时下肢的髋、膝关节的角度测量系统,对正常人穿戴RGO行走时的步态进行检测和分析,将得到的数据通过Matlab进行拟合分析、离散化处理,得到髋、膝关节角度序列值,作为改进RGO的控制系统的参考值。在RGO的髋后部增加一个由直流伺服电机驱动的曲柄滑块机构,从而在不改变电机转向的情况下,实现人体的交替迈步,在左右膝关节处各增加一个电动驱动单元,实现人体膝关节的屈伸运动。最后,通过实际应用对系统测量,验证设计的合理性和实用性。

轮腿复合式底盘结构的仿真优化

针对目前下肢有障碍的人士出行困难、生活不便的问题,课题组以调整轮椅整体高度位姿与完成户外越障为目标,设计了一种多功能轮椅的轮腿复合式底盘机构。通过运动学分析得出底盘机构水平状态下高度变换范围以及两个驱动推杆的耦合关系;对底盘机构中关键零部件进行静力学分析,并对关键部件进行仿真优化,以保证底盘机构在调节高度中的整体稳定性。样机实验验证了轮腿复合式底盘机构可稳定有效地实现高度调整。该设计可以调节身体重心与位姿,也可以满足室外越障的需求。

燃爆式弹跳驱动器的设计与分析

跳跃机器人具有高效的越障能力和广阔的应用前景,正在形成新的热点研究方向。以汽缸为弹跳主体,采用可燃性混合气体,热火头为点火装置,辅以电磁阀等元件,设计了一种高性能的燃爆式弹跳驱动器。对其工作原理进行了分析,驱动器利用气体爆炸产生的冲力反推地面实现跳跃,在此基础上完成了机械结构的设计。然后就负载对弹跳高度的影响进行了理论分析和试验验证。试验证明:该弹跳机构弹跳高度可达5.1 m,具有较强的带负载能力,带3 kg的负载弹跳高度可达2.02 m,具有良好的弹跳性能和较高的能量利用率。

可变位姿越障轮椅的控制系统

为了改善老年人和残疾人行动不便的情况,针对可变位姿越障轮椅的各种功能需求,提出了可变位姿越障轮椅的控制系统。设计了以PC机为上位机,以STM32为运动控制处理器的控制系统,介绍了整体功能需求;采用CAN模块实现STM32与PC机、各驱动模块的通信;设计了以伺服电机为驱动电机的位姿变换功能;设计了整个轮椅位姿极限位置监测报警系统;采用手柄操控器的红外遥控功能,设计了可变位姿越障轮椅的人机操作系统。课题组的研究有益于可变位姿越障轮椅的功能快速响应,便于轮椅的调试也让使用者更加方便地操控轮椅。

机电产品设计课程教学改革的探讨

如何培养当代大学生的学习兴趣,提高其创新能力和动手能力,是当代大学教育的核心问题,因为学习兴趣是创造力的源泉,动手能力则是学生素质的体现。提高学生创新能力和动手能力,是教育的意义所在。本文主要介绍了通过机电产品设计(I)课程来提高大学生的学习热情和创新能力,使学生掌握机电产品设计的基本知识。

基于机器人竞赛的创新能力训练

如何培养当代大学生的学习兴趣,提高其创新能力和动手能力,是当代大学教育的核心问题。因为学习兴趣是创造力的源泉,动手能力则是学生素质的体现,提高学生创新能力和动手能力,是教育的意义所在。本文主要介绍了通过让学生参与机器人教育以及机器人比赛来提高大学生的创新能力和动手能力,使学生掌握机械设计和控制理论学科的知识。