卧式下肢康复机器人训练模式设计与轨迹规划

针对脑卒中等原因引起的下肢运动功能障碍患者日益增多,本文设计了一种卧式下肢康复机器人。通过对该机器人的结构、运动学和髋、膝、踝关节运动范围的分析,结合现代康复理论,设计了多种康复训练模式;在机器人末端结构上采用柔性关节的设计,保证了康复训练的柔顺性;运用S型轨迹规划原理与所设计的康复训练模式相结合,在Simulink上对机器人髋膝双关节和髋膝踝多关节运动轨迹进行了仿真分析;最后通过设计空中蹬自行车模式的实验验证了卧式康复机器人结构的合理性以及康复训练模式的科学性。

基于关节阻尼的6自由度工业机器人优化分析

首先,考虑工业机器人末端振型的变化,基于"转子-扭簧"模型和有限元理论,推导出机器人柔性关节和刚柔耦合杆件部分的动力学模型,探讨关节阻尼与机器人末端振动位移之间的关系,建立关节阻尼的优化设计数学模型;然后,以机器人末端振幅为设计目标,以机器人的驱动关节阻尼为设计变量进行优化;最后,借助ADAMS软件应用该优化模型对刚柔耦合的六自由度串联工业机器人进行优化设计,并对优化结果进行比较分析,验证了关节阻尼抑制末端振动的效果,为工业机器人关节阻尼抑制末端振动提供了理论依据。

基于HLS-SVDR和SPPCS的CEEMD的滚动轴承微故障特征提取

针对互补集总经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition,简称CEEMD)在处理非平稳随机信号时能够有效地消除模态混叠,却仍然存在包络拟合过冲/欠冲和端点效应问题,提出了同伦-最小二乘支持向量双回归(homotopy least squares-support vector double regression,简称HLS-SVDR)的保形分段三次样条(shape-preserving piecewise cubic spline,简称SPPCS)的完备CEEMD改进方法。首先,使用SPPCS插值法消除在构造上、下包络曲线过程中产生的拟合过冲/欠冲问题,获得有效的包络线;其次,使用HLS-SVDR对各层信号极值点的包络均值曲线两端进行左、右预测覆盖以抑制端点效应;最后,将该方法用于滚动轴承的微故障特征提取的实例分析中。实验结果表明,该方法能够更有效地提取滚动轴承微故障特征,实现了一种既保持CEEMD原有特性,同时又能够抑制过冲/欠冲和端点效应的完备CEEMD算法。

铁路圆端空心高墩振动台模型试验研究

为研究不同水准地震下铁路圆端空心高墩震损模式和动力响应特征,以单线铁路40m圆端空心墩为研究对象,进行了3个1/6缩尺桥墩模型振动台试验,并与同类桥墩拟静力试验比较。结果表明:地震下桥墩损伤模式与拟静力结果存在显著差异,相同墩顶位移角下动力试件裂缝沿整个墩身分布,而拟静力试件裂缝主要集中在约2/3墩高范围内;振动台试件除在墩底倒角上缘附近形成明显塑性区域外,受高阶振型影响,墩身中上部仍出现较密集裂缝,为圆端空心高墩潜在塑性铰区;随着输入地震动PGA的增加,桥墩阻尼比、加速度、位移及应变响应增大,损伤累积导致自振频率和墩顶动力放大系数减小;桥墩在0.15g^0.2gPGA下开裂,0.45g^0.5g时首次屈服,0.55g^0.6g时进入等效屈服,最大工况0.8g或0.9gPGA下墩顶位移角为1.18%~1.48%,此时构件进入非线性状态;罕遇地震下试件DB-2(体积配箍率ρ_s=1.268%)抗震性能最优,试件DB-1(体积配箍率ρ_s=0.630%)次之,试件DB-3(体积配箍率ρ_s=0.270%)延性较差、易发生脆性破坏。