欠驱动式外骨骼手指康复机器人的设计和仿真

本文提出一种新的基于脑电信号控制的外骨骼手指康复机器人系统,该系统主要由外骨骼手指康复机器人、脑电信号系统(EEG)、肌电信号系统(EMG)、人机交互系统、电机控制单元、相关传感器和工作站组成.患者通过外界的视觉刺激产生脑电信号,工作站经过对这些信号采集和处理后传递给电机控制单元控制,并驱动电机实现穿戴在患者手上的外骨骼手指机器人运动,辅助其完成康复训练.该机器人主要采用欠驱动的方式,由安装在手背处的电机带动同步齿形带传动机构实现机器的三个关节的弯曲和伸展运动.文章主要利用UG软件对手指机器人进行设计和ADAMS软件进行运动仿真.根据机器人运动轨迹和机器人末端的运动参数曲线可以看出该手指机器人具有运动平稳,不存在运动死点等特点,且机器人能满足人体手指的运动要求,符合人体工学的设计特点,仿真实验证明能够辅助患者进行重复性康复训练.     

一种小口径井下救援机器人系统设计

小口径深井救援机器人的研制目的在于改变落井事故的救援方式。系统采用模块化的设计结构,分为井上救援操作平台和井下救援机器人本体两部分:井下部分的机器人本体由抱持手臂、探接手臂、本体机架、机器人定位支撑四个模块组成;井上部分为机器人的操作与控制模块。本体中的抱持手臂、探接手臂等救援动作执行机构,在设计中将其所要承担的救援载荷与机构动作时所要克服的工作阻力在空间正交,从而实现救援载荷由模块结构承担,无需模块上的机构动作驱动电机提供动力,机构动作则采用小功率直流电机驱动,因此系统可以由低于36V的直流电源供电;机器人的操作与控制通过Wi-Fi定向无线传输系统实现。试验表明,系统能够实现有效救援。     

小型5自由度关节式机器人

小型 5自由度关节式机器人采用组装式机械结构、敞开式布置 ,传动系统以齿形带—齿轮传动为主 ,各关节由混合型 4相步进电机驱动、手爪开合由力矩电机驱动 .实行两级计算机控制 ,各驱动动作由微处理器或单片机控制 ,运动计算和作业管理等由微型计算机完成 .机器人位置问题正解采用齐次变换矩阵法解算 ,逆解采用只保证位置的插值算法 .该机器人具有小型、轻便、机构尺寸合理、技术指标先进等特点 ,可用于教学培训、机器人科研及自动线上、下料等     

微创手术机器人被动式关节设计和优化

设计一种用于微创手术机器人的被动式关节,实现了机械结构和控制驱动的一体化设计;关节可以实现回转运动并实现手术中关节在任意位置的可靠锁紧;锁紧机构采用步进电机驱动,通过压力传感器检测锁紧力矩大小,力矩可调.     

小型爬壁机器人系统设计与应用

针对一种小型的双足爬壁机器人,设计开发了基于DSP2812处理芯片的控制系统.该机器人系统采用双足真空吸盘式结构和用3个电机驱动5个关节的欠驱动结构.双足真空吸盘式结构使其可以在光滑的墙面和天棚行走,又能够在交接面之间完成跨步行走.而欠驱动结构减少了电机的数目,从而减小了机器人的尺寸和降低了机器人的质量和能量消耗,但它也给机器人的控制和运动规划带来了新的挑战.已完成的系统设计包括运动模式设计、关节控制、通信模块设计和吸盘足控制等.实验结果证明了所提出方案的可行性.     

基于PLC的柱面打磨机床控制系统设计

本文介绍了一种经济型柱面自动打磨车床控制系统的设计方案.本方案由压力传感器采集打磨头与柱面间压力,由压力控制打磨精度和质量;PLC内部集成位置控制功能,通过三台步进电机驱动打磨电机空间移动;有42个功能键的文本显示器构成人机界面.PLC的两轴位置控制功能通过外部继电器切换控制三台步进电机,运行可靠,降低了系统硬件成本.     

气动人工肌肉驱动仿人肩关节机器人的设计及力学性能分析

柔索驱动球关节机器人采用柔索替代连杆作为机器人的传动元件,结合了并联机构和柔索传动的优点. 文中提出了一种新型带有万向球轴承的仿人肩关节并联机器人,它由多支气动人工肌肉驱动,由于万向球驱动机构的引入,机器人可实现空间的三维转动. 介绍了该机器人的机构构型,并对其进行了力学性能分析. 该机器人的运动范围及负重能力达到并超过了人体肩关节性能指标的1/2. 相比其他并联机器人,该设计具有结构简单、旋转范围大、输出力矩大等特点.      

缠绕式可重构柔索并联机器人驱动机构运动分析

针对混合驱动柔索并联机器人末端执行器工作空间受限的问题,以常速电机,伺服电机作为共同驱动机构,五连杆作为传动载体,将平面五连杆的优势和缠绕机构融合,构造出缠绕式的混合驱动五连杆装置。本文对混合驱动五连杆装置的运动学进行分析、建模,并且基于运动模型对其运动性能进行数值仿真。结果表明,缠绕式可重构机器人驱动机构结构合理,工作空间大,驱动控制性能较好。     

一种步行机器人的机械机构设计研究

文章以一种步行机器人机械机构的设计研究为背景,对步行机器人的机构设计问题进行了探讨分析。该步行机器人由单相电机进行驱动,采用齿轮传达机构和步行机构使其实现稳定的静态步行。通过对该机器人的仿真研究,结果表明该步行机器人能够实现设计时所期望的运动轨迹。     

绳驱动并联打磨机构模糊控制策略

船舶坞修作为维护和修复船舶结构的关键环节,在船舶行业中扮演着重要的角色。然而,目前船舶坞修时表面打磨过程依赖于传统的人工作业,存在着效率低、工时长、危险性高等问题。为此,提出了一种新型绳驱动式打磨机构,该机构采用四根绳索驱动打磨装置实现三自由度的运动。首先,通过拉格朗日法建立系统的动力学模型;然后在动力学模型的基础上提出了一种带有绳索张力优化项的Fuzzy-PID(proportional integral derivative)控制策略,该控制策略可以实现精确的轨迹跟踪并保证绳索处于张紧状态;最后,通过数值仿真验证所提控制策略的有效性。结果表明,和绳牵引并联机器人上常用的PID控制相比,所提控制策略控制精度提高25%,具有较高的控制精度和稳定性。本文提出的绳驱动式打磨机构及其控制策略可为大型结构件表面处理和精密制造等应用提供一定理论支持。     

基于APDL的桥式起重机主梁快速优化设计

应用ANSYS的参数化设计语言APDL,对桥式起重机主梁进行了优化设计专用模块的开发,实现对起重机主梁快速优化设计。通过获取主梁最佳结构参数,不仅完成主梁结构的轻量化,降低生产成本,极大提高设计分析效率,为快速的对桥式起重机进行优化设计提供了一个有效的途径和方法。     

桥门机主梁设计时强度与刚度的关系

针对桥门机主梁设计时主要是强度限制还是刚度限制进行了研究。通过结构理论分析并结合相关计算数据与曲线,得出强度刚度限制主要与对刚度的要求、起重机跨度的范围及主梁高度与宽度的比值等因素有关,即当对主梁刚度要求较严时,在一定的跨度范围内,或者主梁截面高度与宽度的比值较小时,桥门机主梁设计主要由刚度限制;而当对主梁刚度要求不高及较小跨度和超大跨度时,或者主梁截面高度与宽度的比值较大时,桥门机主梁设计则由强度限制。这为起重机设计提供了参考依据,有一定的实际意义。     

起重机起升机构串电阻启动时刚性动载荷分析

起动机传动机构在启动和制动等工况突变时，产生的刚性动载是不可忽视的。GB／T3811《起重机设计规范》给出了计算惯性动载系数的简单计算方法，但并未将影响该系数的电动机启动方式，机构间隙考虑在内。在这两因素基础上对起重机起升机构进行建模分析，最后得出更加完善计算惯性动载系数的方法，为以后分析其他传动机构惯性动载系数提供参考。     

新型盘丝驱动内模直压机构的设计

针对传统硫化机的胶囊对胶料和能源损耗过高的问题,设计了一种新型内模直压机构用于代替传统硫化机的胶囊。利用上下双盘丝机构分别驱动大小金属成型鼓并使其完成复杂的轴径向收缩运动,实现了硫化机无胶囊的硫化过程。以大小金属成型鼓的关键运动参数和结构参数为基础,完成了内模直压机构关键部件的结构设计,实现了机构的功能,同时有效地避免了机构各零部件之间产生运动干涉。用ANSYS软件对内模直压机构进行静力学仿真分析,根据模拟仿真的分析结果对机构进行了优化设计,使机构满足了硫化状态下的强度要求。     

混凝土泵车臂架系统疲劳强度分析

针对混凝土泵车臂架系统的强度,在静强度分析基础之上,对疲劳强度没有采用传统的S-N曲线方式,而更多地根据实际情况进行了深入分析.分析结果表明,臂架系统满足工程要求,可以为臂架的结构设计、改进提供可靠的参考依据.     

四足机器人电驱关节用轴向磁通永磁电机设计

针对现有四足机器人电驱关节用径向磁通永磁电机存在轴向尺寸长、转矩密度低的缺陷,基于电驱关节对电机的性能指标要求,提出了一种采用双定子单转子结构的轴向磁通永磁同步电机电磁设计方案。采用Maxwell软件建立了电机的三维有限元模型,进行了电磁仿真分析。仿真结果表明：轴向磁通永磁电机额定功率为260 W,额定输出转矩为2.53 N·m,电机效率为85.36%;峰值功率为630 W,峰值转矩为7.52 N·m,仿真结果满足电机性能指标要求。对轴向磁通永磁电机与径向磁通永磁电机在相同工况下的转矩进行分析,轴向磁通永磁电机输出转矩高于径向磁通永磁电机。该轴向磁通永磁电机电磁方案为四足机器人电驱关节用电机的高转矩密度、高功率密度设计提供了新的思路。     

电磁垛板机的设计

中厚板产品质量直接影响生产效益，电磁垛板机的使用，大大提高了钢板表面质量和工作效率。本文主要介绍电磁垛板机的设计及性能特点．     

基于灵敏度分析和APDL的塔机结构动态优化设计

在塔机静态分析和模态分析的基础上,为改善结构的动态性能,将优化设计、有限元法和灵敏度分析相结合,以影响塔机动态性能的关键模态频率第一、二阶频率为优化目标,以强度、刚度和稳定性等为约束,通过动态灵敏度分析确定了对优化目标影响较大的构件截面尺寸参数作为设计变量,应用有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言APDL和优化模块实现了塔机的结构动态优化设计,优化实例表明结构的动态性能明显提高.     

直臂克令吊动力响应及模态分析试验

针对直臂克令吊日常工作时进行复合运动,考虑冲击载荷对吊机引起的动力响应变化及各类振源对吊机结构引起的共振,对吊机的稳定运行产生影响,因此在结构设计过程中,有必要对其动态特性进行分析。建立最大起重量为15 t的克令吊三维模型,利用有限元分析软件Abaqus进行分析求解,得到动力响应结果对吊机结构产生的影响,对比计算模态与试验模态的结果,确定影响结构的固有频率、振型,验证分析的准确性。对有无肋板的模型进行模态分析,得到增加肋板不仅确保吊机的结构强度和刚度,同时有效地提高了结构的固有频率。通过本文分析,为完善该克令吊的设计提供可靠的理论依据。     

普通车床主运动传动系统机构设计

为了实现普通车床的多级变速,减少传动过程中热量的产生,提出一种普通车床主运动传动系统机构设计方案.首先根据车床加工要求确定转速级数与转速数列,再根据变速方法设计传动系统机构,最后确定传动轴直径、电机功率、齿轮齿数等关键零部件参数.整个运动系统采用分离式结构,分别实现高速和低速的调节,且产热少、效率高.采用Solidworks Simulation软件对所设计的机构进行有限元仿真分析,研究结果表明,其强度、刚度等符合设计要求,可顺利实现12级转速的调节.