变自由度轮足复合机器人轨迹规划验证及步态研究

为了适应现代化农业对机器人的新要求,该文基于仿生学原理,提出一种可变自由度、轮足复合式、串并混联机构作为四足机器人的腿部机构。该文首先对机器人的整机和腿部机构进行了构形设计,并进行了位置分析;然后,根据农业上的一般地形和障碍物地形,规划了机器人足端普通轨迹及越障轨迹,并利用软件进行了轨迹仿真;其次,根据机器人静态及动态稳定性判据,在保证稳定性的前提下,完成了机器人对角小跑步态规划,并进行了仿真研究;最后,对机器人单腿样机进行了足端轨迹规划验证试验。试验结果表明:该单腿样机可以按给定的轨迹运动,证明该机器人机构设计是可行的,足端运动轨迹规划是正确的。但实际轨迹和理论计算轨迹存在误差,y轴方向最大误差2.5mm,z轴方向最大误差5.3 mm,误差均小于10 mm,在允许范围内,该机器人能够满足农业现代化的使用需求。

紧凑型刚柔耦合腰部康复机器人设计与分析

腰椎间盘突出等腰部疾病多由脊柱失稳所致,从该致病成因出发,基于中医“椎曲论”提出一种新型腰部康复机器人。首先,为面向腰部疾病临床康复需求,机器人采用刚柔耦合的结构形式,其主要包括由一组柔性驱动器构成的柔性曲度拟合机构和基于3-PRS并联机构的刚性并联调姿机构,可实现腰椎曲度的精准调节;并基于模块化、小型化设计理念,将各模块紧凑布置,便于在家庭中使用。其次,为确保多柔性驱动器末端拟合曲线的平滑性,计算在不同曲率时各单体驱动器伸长量间的关系。之后,考虑纤维嵌入式气动肌肉的结构特点,建立柔性驱动器的静态数学模型,并基于螺旋理论求解3-PRS并联机构的位置反解。最后,开展柔性驱动器静态特性试验与并联机构运动性能试验,并通过人机交互力与肌电信号的采集、分析,对机器人的康复性能进行评估。结果表明,该腰部康复机器人能够实现预定的康复功能,是一款应用前景良好的腰部康复设备。

智能轮椅担架车的折展机构设计与分析

针对智能轮椅担架车折展状态之间的转换难题,提出单自由度5杆机构,对该机构进行详细的设计与分析.通过最小包容面积法,得出扶手连杆和连架杆的最优尺寸,分别为507.9和332.5 mm;基于连杆机构的静力学分析,采用6根扭簧和RV减速电机作为连杆机构的驱动装置,减少了电机的驱动力矩,整体结构紧凑.根据优化参数和驱动装置的计算结果,开展智能轮椅担架车折展机构的设计,分析扶手构件在如厕状态和折展状态时的应力变化,验证了该构件强度的可靠性.研制智能轮椅担架车,采用不同重量的实验人员进行折展机构的性能测试,从机构的运动过程和电机电流变化来看,所设计的驱动装置和优化参数结果合理.

轮椅担架一体化护理机器人设计

基于老年人及患者目前所面临的搬移转运难、如厕难、出行难等问题,设计了1款轮椅担架一体化护理机器人。首先,根据实际需求,分析出这款机器人应具有自动折叠功能、全方位自动行走功能、自动升降功能、马桶自动打开功能和宽度调节功能。其次,建立了这些功能的机构简图和3维图,并对其运动进行了分析;之后,进行了整个机械装置的设计,搭建了样机的控制系统,并设计了遥控器;最后,通过实验的方法测试了样机的各种功能,从实验效果来看,样机基本可以完成所要求的全部功能。

灭火器阀门自动化加工系统的设计与优化

基于灭火器阀门加工过程中环境恶劣、效率低等问题,设计了一套灭火器阀门自动化加工系统。首先,根据加工工艺,确定了灭火器阀门加工的整个系统结构,分析了整个系统的运行过程;其次,对该系统的棒料传输和检测单元、机器人棒料运输单元以及棒料接料单元进行了三维图的详细设计和分析;之后,基于三菱PLC进行控制系统设计,绘制各单元的控制流程图,并编写了控制程序;最后,在现场安装整个自动化加工系统并进行调试,测试整个系统的运动功能和效率;从现场的运动效果来看整个系统运行稳定且比人工效率提高75%,满足设计需求。