基于Virtools的数字化人体模型仿真运动研究

立足于服装工业对数字化人体模型仿真运动的需求,提出了一种建立人体模型仿真运动的新方法。通过对特定人体的三维扫描数据处理,实现个性化的三维人体NURBS曲面模型重构,再通过设定骨骼IK绑定,完成模型格式转换;通过MotionAnalysis、EvaRT、motionbuilder等,完成仿真场景设置。最后,在Virtools实现数字化模型与行为动作的拟合,完成运动仿真。实验证明,所建立的人体模型仿真运动过程真实性强,具有较高的科研价值。

筛动式硬币分类装置及其仿真运动的设计

本文系统介绍了筛动式硬币分离器的工作原理、各部分的结构设计及主要参数的计算,利用曲柄滑块机构的惯性及硬币的直径实现分离,并采用独特的收集装置,通过Creo软件实现该装置的仿真运动。具有设计简便、分离准确、价格低廉、环保高效等优点。

基于Inventor的气弧焊机微动机构的设计和仿真运动研究

本文利用美国Autodesk公司的Inventor软件进行气弧焊机上微动机构的三维模型设计和虚拟装配,实现辅助设计,降低成本,优化产品质量,另外也实现了教学的直观化、可视化,提高了教学质量和教学效果。利用Inventor的表达视图、驱动约束制作了微动机构拆装动画和运动仿真动画,形象地模拟出微动机构的实际装配和工作过程。微动机构零部件的三维设计可以为其他产品的虚拟设计提供参考。

基于ADAMS六连杆机械压力机仿真运动及滑块的运动曲线研究

使用ADAMS对六连杆机械压力机进行虚拟样机模型的建立,对其进行参数化建模,然后对压力机模型进行运动仿真,从中可以得到位移、速度以及加速度的曲线。通过改变结点偏置分析滑块曲线的变化。

基于Inventor的气弧焊机微动机构的设计和仿真运动研究

本文利用美国Autodesk公司的Inventor软件进行气弧焊机上微动机构的三维模型设计和虚拟装配，实现辅助设计，解决设计中降低成本，优化产品质量，另外也实现了教学的直观化、可视化，提高了教学质量和教学效果。利用Inventor的表达视图、驱动约束制作了微动机构拆装动画和运动仿真动画，形象地模拟出微动机构的实际装配和工作过程。微动机构零部件的三维设计可以为其他产品的虚拟设计提供参考。

基于UG减速器虚拟设计、装配与Solidworks的仿真运动

利用UG软件可以建立齿轮减速器所有零件的三维模型,并进行虚拟装配,介绍了虚拟装配技术及其简要步骤,并导入到solidworks验证了减速器的运动干涉检验等。实现了减速器在虚拟环境中的产品开发设计过程,提高了产品设计开发效率,节约了开发成本。

双圆弧齿廓椭圆齿轮建模与运动学仿真

为了满足齿轮变传动比运动、提高轮齿承载能力,结合齿轮啮合理论和双圆弧齿廓曲线结构参数特征,提出了一种新型双圆弧齿廓椭圆齿轮。阐述了其节曲线的设计方法,利用SolidWorks软件建立了双圆弧齿廓椭圆齿轮三维模型;使用Adams软件对双圆弧齿廓椭圆齿轮副模型进行了运动学仿真,分析了不同偏心率对双圆弧椭圆齿轮副传动比变化规律的影响,并对比理论传动比曲线,分析了仿真传动比曲线存在波动误差的影响因素;为了减小齿轮副振动脉冲,给出了偏心率适当的取值范围。本文的设计方法和分析结果对双圆弧齿廓非圆齿轮的参数化设计有理论参考价值,可为双圆弧齿廓椭圆齿轮副数控加工制造及应用提供依据。

骑乘式下肢助行器结构与运动仿真研究

随着我国老龄化程度日益加剧,面向越来越多的老年人辅助行走需求设计了一种骑乘式下肢助行装置并进行了运动学仿真。通过对人体下肢运动特征分析进行助行器自由度分配,建立助行器减负模型并验证其可行性;建立助行装置实体建模;利用标准D-H法对助行器摆动相进行运动学分析;基于OpenSim开源软件编写人体下肢角位移驱动函数,利用虚拟样机技术进行运动学仿真得到助行器关节角位移曲线。仿真结果表明,该骑乘式下肢助行器与人体具有较好的物理耦合性。

海参捕捞机器人运动控制系统的仿真研究

随着水下机器人技术的发展,海参捕捞机器人将逐渐取代费时费力的人工捕捞作业。但是海参捕捞机器人的运动控制精度一直影响其运动稳定性和捕捞效率,一方面是由于海底的作业环境恶劣多变,机器人的结构功能复杂;另一方面是随着海参的累积,机器人的参数发生改变,原有控制模型的控制精度下降。为提高海参捕捞机器人的运动控制精度,在综合考虑机器人各种载荷的基础上,还考虑了海参对机器人造成的干扰,建立更加全面的机器人动力学模型;并运用模型预测控制理论和非线性干扰观测器对机器人的运动过程进行模拟分析。通过分别模拟机器人的定深下潜、运动姿态保持、路径跟踪和载重上升运动过程,定量分析机器人的运动控制精度,最后构建一个系统全面且精度较高的海参捕捞机器人运动控制系统。

基于LabVIEW的农业采摘机器人虚拟运动仿真研究

通过对采摘机器人正运动学分析,建立农业采摘机器人运动学逆解求解方程,为采摘机器人控制过程提供输入参数。基于SolidWorks中的Motion运动模块中的直线插补和圆弧插补两种方法,建立采摘机器人执行机构运动轨迹,通过LabVIEW与SolidWorks联合的方式建立采摘机器人虚拟运动仿真模型。果蔬采摘机器人执行采摘机构运动轨迹仿真结果表明:通过直线插补和圆弧插补两种方式相互结合的方式,可以获取采摘作业过程中的精准运动轨迹。

Matlab环境下拖拽式焊接机器人的运动学仿真实验

将某ER系列拖拽式焊接机器人作为仿真实验对象,利用MDH(modified Denavit-Hartenberg)方法确定其DH参数,创建对应的关节坐标系与DH模型。基于Matlab软件中Tool-box10.4版本展开运动学分析求解。利用齐次变换矩阵顺次相乘完成运动学正解的推导,使用牛顿-拉夫逊迭代法(Newton-Raphson method)求解逆运动学方程的封闭解,验证了机器人运动学建模的合理性。在Matlab中完成了轨迹规划,在关节空间下对运动轨迹分别采用了三次、五次插值规划方法。完成了机械臂全局与限定条件下的工作空间分析,整体仿真结果充分证明了拖拽式焊接机器人运动性能的合理与稳定。该方案为进一步实验与研发工作奠定了理论基础,对同系列或构型机械臂有实际应用意义。

轮胎阶梯式直压硫化内模具的运动学仿真研究

对225/40R18轮胎的阶梯式直压硫化内模具(简称内模具)进行运动学仿真研究。通过设定连杆和运动副以及用STEP函数控制内模具的运动,进行仿真分析得到了在活塞外杆、活塞内杆、宽鼓瓦、窄鼓瓦中心位置设置的观测点的位移情况。结果表明,阶梯式内模具的运动平稳、连续,且不会发生干涉。

基于MCD的龙门机械臂抛光机的运动仿真

龙门机械臂结构具有运动灵活性高,有效工作范围广和加工零件适应性强等优点,将此结构用于抛光工艺可以提高加工效率并提升加工质量。利用NX软件中机电概念设计模块(MCD)可以快速有效地进行龙门机械臂抛光机数字样机设计。通过规划抛光头中心点的运动轨迹,软件可以自动计算出龙门导轨与机械臂各个关节轴的实时位移量。龙门机械臂抛光机的数字模型和运动仿真数据为实体样机的生产和运动控制提供了关键的参考数据。

全位置管道焊接机器人机头结构设计与运动仿真

从全位置管道焊接工艺对焊枪自由度的控制需求出发,设计了一种集焊枪摆动、升降、倾仰运动为一体的焊接机器人机头。机头组成包括摆动机构、升降机构和倾仰机构,其中倾仰机构控制焊枪角度,可为焊接工艺中使用电弧推力控制熔池成形提供机械结构基础。在Simcenter软件中对所设计的机头结构进行运动仿真。结果表明:在多轴插补联动下,该结构可以实现焊枪所需的自由度控制,机头结构设计良好。

3-PRPS踝关节康复机器人逆运动学仿真分析

针对踝关节康复机器人自由度少且行程范围小等导致康复效果不理想的问题,本文设计了一种基于3-PRPS并联机构的6自由度踝关节康复机器人,对踝关节所有运动形式及下肢进行复合康复训练。通过解析求解法对并联机构进行逆运动学位置分析计算,得到逆运动学求解的代数式。为验证机构运动学分析的正确性,建立康复机器人的虚拟样机,利用ADAMS进行逆运动学仿真。结果表明,康复机器人在康复训练过程中运行平稳,速度及加速度无突变,能够完成踝关节趾屈/背伸、外展/内收、内翻/外翻3种运动形式和下肢的康复训练,符合预期效果。

六足仿生机器人结构设计及运动仿真

为降低六足机器人制造成本,提高六足机器人在不同环境下的适应性,设计一款新型腿部结构的六足机器人。该机器人使用SolidWorks软件设计结构,机械结构采用3D打印机打印制造,机器人采用圆形六足式布局,腿部关节处使用弹簧机械结构来减少伺服系统的设计,并搭配适用不同地形可拆卸的模块化足端,可以利用较少的伺服系统完成复杂的运动。通过对机器人进行运动学分析,以3种步态为例分析了不同环境下不同步态的特点,以单腿为例建立坐标系,使用DH法对机器人腿部进行运动学分析,Adams仿真结果表明,机器人在84 mm/s的情况下运行时,机器人重心的变化在9 mm以内,满足设计要求。机器人样机进行了不同地形下运动实验,实验结果与仿真基本一致。仿真实验以及样机运动实验验证了这种新型腿部结构的稳定性与可靠性,说明这种腿部结构在保证稳定性的前提下能够代替同类机器人并降低伺服系统的使用,从而降低了六足机器人的生产成本。

基于SolidWorks的鲜枣采摘末端执行器设计与运动仿真

[目的]满足鲜枣采摘机器人采摘需求,提升采摘成功率,降低采摘过程中对相邻果实的影响。[方法]基于SolidWorks设计了一种鲜枣采摘专用末端执行器。首先根据鲜枣特性对末端执行器进行结构设计,计算各零件尺寸和参数;其次采用SolidWorks软件绘制各零件3D模型,并在软件中进行装配;最后对该末端执行器进行了运动仿真分析。[结果]该末端执行器各零件配合良好、无干涉现象,材料满足强度要求,能够实现正常抓取,运行平稳、可靠,结构能够满足鲜枣采摘的基本要求。[结论]本研究可为鲜枣采摘机器人的后续研究提供理论支持与借鉴。

基于ADAMS的多关节机械手手抓部分的运动学仿真研究

利用虚拟样机技术验证多关节机械手的机构设计是否正确,能否实现每分钟的抓取以及其载荷。运用Solid Edge ST5完成虚拟样机三维模型的建立,导入ADAMS中进行机械手机械系统的运动学分析。运用ADAMS对其中一个工作周期内的运动过程进行运动学的仿真,得出其各个关节在一个工作周期的位移特性曲线以及速度加速度曲线。本文介绍了多关节机械手具体的虚拟样机几何模型的建立,以及利用ADAMA/View提供的Parasolid模型数据交换接口导入模型,在添加约束时需要关键注意的细节也有介绍。在计算机广泛普及的今天,利用三维设计以及ADAMS软件进行机械手手抓部分的运动学分析,可以大大缩短设计周期,提高设计精度,降低产品开发成本。

基于动作捕捉系统对下肢外骨骼运动分析及步态仿真

结合生物医学工程,设计出一种人体下肢外骨骼。通过光学动作捕捉系统采集人体正常行走时的位置坐标,分析采集数据,从而获得人体正常行走时的髋、膝和踝关节的角度变化;建立自由度为5的下肢外骨骼运动学模型,随后通过逆运动学求解出各个关节的角度变化,运用于步态规划中;在SolidWorks中建立下肢外骨骼三维模型,运用ADAMS进行动力学仿真,其中对仿真参数的设定为步态规划中求解的各关节角度,通过虚拟样机完成仿真动作,最后将所得的仿真数据与光学动作捕捉系统采集的数据进行对比。数据对比结果显示,下肢外骨骼能基本实现人体的正常行走,确定了模型建立的可适用性、运动学分析与动力学仿真准确性,为后期的研究提供基准。

新型两栖仿生机器人的结构设计和运动学仿真

两栖环境是一种多介质结合的复杂地形环境,普通的两栖仿生机器人因为其自身设计结构简单且可实现动作单一等问题,导致很难完成特殊复杂的任务。本文参考蝾螈生物模型,提出了一种新型两栖仿生机器人的设计方案。同时结合蝾螈在水中的运动情况,设计俯仰姿态控制系统,使得其可实现上浮、下潜、上仰以及下俯等动作。为了验证所设计方案的可行性,利用Solidworks对关键模块进行有限元分析,来验证特殊情况下材料强度和设计结构的合理性,同时采用Webots运动学仿真的方式对两栖仿生机器人各关节角度进行校验。最终得出该两栖仿生机器人设计方案布局结构合理,整机在两栖环境中动作流畅,具有较好环境适应性和高拟真率,为整机的研发和应用奠定了基础。