基于仿生机构学落地红枣聚拢装置的设计与试验

针对南疆地区目前落地红枣无法聚集、人工捡拾效率低、机械化程度不高等问题,在分析枣树种植模式及红枣物料特性的基础上,采用仿人手臂聚集红枣的方法设计了一种快速聚拢装置,并确定了各零部件的结构参数。利用三维建模软件SolidWorks与运动学仿真软件ADAMS,对聚拢装置进行了建模与运动学仿真,结果表明:红枣在聚集过程中,接触的速度都是从小到大再到小,没有急剧的突变现象,对红枣的损害程度较小,符合设计工作要求。以红枣聚集率为响应指标,以前进速度、曲柄转速、滚筒转速为影响因素,设计了正交组合试验,建立了各因素对聚集率指标二次多项式回归模型,并分析了各因素对聚集率的影响规律。通过多重响应方法中的主目标函数法对其参数进行了优化,获得了影响红枣聚集率的最佳参数,即前进速度为0.37 m/s、曲柄转速为58 r/min、滚筒转速为32 r/min,此时红枣聚集率为88.65%。研究结果可为后续落地红枣聚拢装置的改进和研发提供参考。

海蟹足系仿生机构模型及位置反解

在对海蟹观察的基础上．分析了海蟹足系的物理模型：建立了海蟹仿生机构模型；详细讨论了该模型的数学描述方法．推导出了其位置反解的解析式．

仿生机构的组成及基本类型

从组成机构的最基本元素—运动副和构件出发,阐述了仿生机构的定义、组成原理及其与传统机构之间的异同.文中还归纳了仿生运动副的形式.给出了由基础构件生成仿生机构的一般过程及判定其运动确定性的方法,探过了仿生机构的基本类型.

仿生机构中运动副的基本形态

表文作为仿生机构学研究的一部分,扼要介绍了因观念上的变革而被拓宽了的"运动副"概念及其分类,提出了最基本的运动副仿生问题,并以人们熟悉的生物原型为例,论述了"仿生运动副"基本形态的抽象过程.

瞬心轨迹不连续的人工膝关节仿生机构

人体膝关节的运动是一个复杂三维的运功,其运动既有滚动也有滑动,并且滚动滑动是按一定的比率进行的,其运动的瞬心线并不连续。目前常用的连杆式人工膝关节机构的瞬心位置越高其站立期的静态稳定性越好,但是其摆动期的动态稳定性降低,两者互为矛盾。针对此问题,设计了一种瞬心不连续的人工膝关节仿生机构,并且对其进行分析,推导出其实现纯滚动、纯滑动及滚动和滑动并存的连接条件。该人工膝关节机构有时变瞬心,可以同时具有较好的静态稳定性及动态稳定性,较好的解决目前人工膝关节动态稳定性和站立时的静态稳定性相互矛盾的问题。

人体上肢仿生机构运动模型的研究

分析了人体上肢结构及其完成日常生活行为的运动 ,并给出了 5自由度人体上肢仿生机构运动模型。

机器鸟扑翼仿生机构研究

通过对鸟类翅膀的生理结构和运动特征的分析,分别从扑翼鸟的翅膀骨骼机构和飞行中翅膀运动规律两个仿生学角度设计了鸟类翅膀的驱动平面机构。并利用机构设计软件SAM6.0对其进行了运动学的仿真,仿真效果优异。

髋关节仿生机构的运动和动力模拟

本文通过对髋关节仿生机构传动系统和仿生原理的介绍、运动学和动力学的分析,建立了相应的力学模型和数学模型.借助于计算机仿真,实现了对人体髋关节较为完全和精确的运动模拟以及较理想的动力模拟,得到了一些对结构选型有指导意义的结论。

三自由度仿生机构的流控系统

凝胶型人造筋肌是一种很有应用前景的新型驱动器。为了验证它的可行性 ,我们用它来驱动三自由度仿生手腕机构 ,并配上一套液体浇灌自动控制装置。本文介绍的 。

髋关节仿生机构选型

本文主要论述人体髋关节运动和受载情况,介绍所研究的髋关节仿生机构的仿生原理。仿生机构既能模拟人体髋关节在一个步态周期中三个自由度实际运动状况,又能模拟其受双峰载荷的情况。对所研究的两种髋关节仿生机构作了选型比较。阐明了节能原理。

输电线路巡线机器人仿生机构研究综述

为实现大跨度输电架空线路对巡检机器人结构、爬坡性能以及续航能力和越障性能等方面的要求,越来越多的仿生机器人应运而生。根据生物不同的爬行方式,模仿其运动姿态特点以及生物学原理,研制出各种各样的仿生机器人。本文详细介绍了在巡检机器人越障运动和机器人运行的地线线路环境中,巡检机器人如何利用仿生机械构型沿架空线路运动。

仿生机构学及其应用前景

本文提出了一个新的,介于仿生学与机构学之间的边缘学科——"仿生机构学"。作者将陆续发表这方面的研究成果。

仿生系统动力学与应用专刊序

围绕仿生系统动力学建模、设计理论与方法、非线性振动特征、控制方法等研究主题,本专刊介绍了仿生系统动力学与控制的一些创新性研究和工程应用成果.

仿生扑翼机构的设计与运动学分析

仿生扑翼机构的设计以实现昆虫的扑翼形式为目标,通过仿生学与工程实际相结合,将昆虫复杂的扑翼运动分解为平扇与翻转两个基本动作,同时这两个自由度必须协调运动.仿生扑翼机构主要包括并联的两组曲柄摇杆机构与差动轮系两个部分,由直流伺服电机作为驱动,将曲柄的连续旋转输入转换为翅膀的平扇与翻转两自由度复合运动输出.通过建立运动模型对仿生扑翼机构进行运动学分析,得到扑翼的扇翅角及翅攻角与时间的关系曲线,然后选择合理的扑翼机构几何参数及齿轮副的传动比构筑扑翼机构样机,实现了预期的扑翼形式.

单自由度八杆仿生机构构型与尺度同步设计方法

单自由度八杆仿生机构杆长参数较多,是仿生机器人领域研究的难点之一。为提高设计效率,提出一种构型与尺度同步设计方法。在选定的运动链和机架的基础上,以不等式形式分步给出运动可行性及外形约束条件,使得上一步的杆长可作为下一步求解的已知值。通过该过程,在得到八杆仿生机构构型的同时,快速得到所有杆长的初步可行域。循环上述过程,逐步缩小约束条件的范围,可使得八杆机构的杆长快速接近目标值。在此基础上,分类讨论了连杆搭接顺序、约束条件及基本运动链的差异对求解难度及构型结果的影响。利用所提出的单自由度八杆仿生机构的设计方法,在对初始条件进行合理选取的前提下,可在初步得到构型的同时将杆长限定在较小范围内,实现了构型与尺度的同步设计。该方法还可应用于其他单自由度机构的设计当中,具有较好的借鉴意义。

仿生柔性操作器机构的研究

本文从正常人手的结构特点出发,分析了手指基本运动下各关节弯曲角之间的关系.据此,提出一种具有三个指关节的柔性操作器模型,并对其机构姿态在外力作用下或者外界约束下的变化作了定性的分析.该操作不仅能较为逼真地模拟人手的自由伸屈或抓取等动作,而且可以包络方式抓取多种外形物体并实现增力要求.另外,针对柔性操作器的结构特性,文中还对该柔性机构的综合方法进行了论述,提出了两种基本综合方法:弹性元件选择法和结构参数优化法.

机器人仿生手爪机构模型的研究

在研究人手各关节的结构运动,并和机械手进行对比、分析的基础上,根据仿生原理,设计出机器人仿生手爪的结构,包括仿生腕关节和仿生掌指关节的结构,并给出其驱动形式.同时对其进行了运动分析和运动仿真.为进一步研制机器人仿生手爪提供了理论依据.

一种新型的空间仿生机械腿的机构设计与研究

调查目前仿生机器人的研究现状,提出一种空间仿生机构和可变形腿运动机构。该机构具有运动灵活、自由度少、适应性强的特点。利用D-H矩阵分析法和直角坐标分析法对该机构的基本运动单元的运动学进行了理论分析,并给出了运动方程。利用SolidWorks三维造型软件进行了机构的三维建模与干涉检查,利用ADAMS软件建立了这种新型的仿生机器人的虚拟样机,进行了基本运动单元的运动学仿真。根据机构的位移矩阵变换原理,进行了轨迹的对比分析,提出可变形腿机构。

仿生蝗虫机构着陆缓冲过程中的能量分配

着陆缓冲是仿生蝗虫跳跃机器人研究的重要问题之一,由于蝗虫的前腿、中腿和后腿尺寸不同,因此对缓冲过程中每条腿能量的分配直接影响到机器人受到地面冲击力和腿部肌肉力的大小,从而影响缓冲性能。在对蝗虫形态及着陆过程进行试验观测的基础上,采用弹簧等效代替蝗虫腿部肌肉,建立仿生蝗虫机构模型,并通过对机构进行受力分析,求得地面对机构各条腿支撑力与弹簧刚度系数之间的函数关系式。基于地面支撑力、腿部弹簧力以及每条腿的抗冲击能力的不同,提出了使得力的变化平缓、无冲击载荷的能量分配原则,根据该原则可求得各条腿的弹簧刚度系数。从算例中可以看出,此时仿生蝗虫机构所受到的地面支撑力和腿部弹簧力与不同着陆腿的抗冲击能力相吻合,且力的变化趋势平稳,可实现较好的缓冲效果。分析结果表明了分配方法的可行性,这为仿生蝗虫机构设计时腿部弹簧的选型提供了依据。

多足仿生行走机构单足动画仿真建模及实现

对多足仿生行走机构在行走时机架的间歇运动特点进行分析,指出其仿真建模关键是确定在足触地前主动件的对应转角区间并据此建立分段表达的该机构单足行走运动学方程,基于该方程使用MATLAB软件开发了相应的仿真程序,最后提出了数值图形仿真方法以检验前述方程和仿真程序的正确性,并结合实例阐述了该方法的可行性并给出了该机构在足着地而机架变速平移时使用该方法的验证结果。从而为该仿生行走机构的动力学仿真提供了理论和技术基础。