山羊坡地行走躯体质心运动轨迹研究

为解决丘陵山区农业机械行走的稳定性问题,基于仿生学方法,利用PCC软件测量、ORIGIN软件描点绘图等方法,获取山羊在不同坡地行走的躯体质心运动参数;通过MATLAB软件计算拟合,得到躯体质心变化曲线。研究结果表明:在试验研究范围内,山羊在不同坡地行走时的周期均在0.5~1.0s之间;躯体质心的"位移-时间"和"水平位移-时间"曲线均呈线性关系;"竖直位移-时间"的变化规律是先增大后减小,且在30°时,竖直位移达到最大;竖直位移与水平位移的比值在-1~1.5之间,躯体质心在x=0附近上下来回波动,并呈周期性。该研究验证了四足仿生机构稳定行走过程,揭示了山羊坡地行走时躯体运动对平衡的影响机理,为丘陵山区小型农业机械稳定行走提供了研究基础。

基于力位混合控制的踝关节外骨骼机器人四段式助力技术

外骨骼机器人的助力策略是影响外骨骼机器人助力效率的关键因素。相对于平地行走模式下的外骨骼机器人,坡地行走模式的助力机器人助力机理尚不明确。针对上述问题,以人体运动特征为切入点,研究坡地行走模式下的关节做功规律,阐述人体关节运动机理,并提出力位混合控制的四段式踝关节外骨骼助力策略。进一步研制柔性踝关节助力外骨骼机器人,并通过关节力矩与代谢试验验证该助力外骨骼机器人的助力效率。研究结果表明,坡地行走过程中,外骨骼机器人能够提供人体运动所需7%的关节运动力矩,并能够降低约3.5%的行走代谢能耗。