轮履复合式爬楼轮椅的设计与运动仿真分析

针对目前爬楼轮椅普遍存在着结构复杂、只能在爬楼过程中使用、爬楼过程需要辅助等不便利的因素,设计了一种多功能电动爬楼轮椅.此款轮椅主要由平地行驶机构、上下楼梯攀爬机构、轮-履模式切换机构、前后支撑机构和座椅姿态调节机构组成.针对爬楼轮椅进行了整体机械结构的方案设计并建立了机构的仿真模型.通过对上楼/下楼运动阶段的力学分析,建立了爬楼轮椅的力学模型.采用ADAMS对爬楼轮椅的关键机构进行动力学仿真分析,仿真结果验证了爬楼轮椅轮履切换机构的合理性和可行性.所设计的电动爬楼轮椅能够根据路况环境随时切换平地/爬楼工作模式,通过座椅的调节机构实时调整座椅的姿态,最大限度提高乘坐者的安全舒适性,真正满足了老年人及残障人士独立出行的需求.     

单履带被动自适应机器人设计与运动学分析

针对地形狭窄、障碍物较高的非结构环境,基于被动自适应机理的研究,综合了轮式、履带式移动机器人的优点,设计了一种单履带轮-履复合被动自适应移动机器人.该机器人能够实现轮式、履带式、轮-履混合式三种运动模式,能够通过狭小过道与拐角,并且能越过比自身更高的障碍物.介绍了机器人的机构、运动过程和传动原理,通过建立机器人的数学模型,对轮-履复合模块变形进行了运动学分析和轮-履模式转换过程分析,再用虚拟样机技术在Adams中进行建模与仿真分析,从而验证了机器人结构变形时的运动特性和结构与参数设计的合理性.     

小型轮/履变结构移动机器人设计及越障分析

针对非结构环境中路面软硬相间、平坦与崎岖并存的地形特征,提出了一种小型轮/履变结构移动机器人,兼具有轮式移动机器人的快速移动性和履带式机器人的高越障性的优点. 机器人主要由控制箱单元、两个相同的轮/履变结构行走单元和尾支杆单元组成. 本文旨在介绍机器人的系统构成和行走单元的关键机构设计——行走轮定位、四连杆变换机构及可伸缩履带,分析对台阶、楼梯类地形的越障性能. 实验结果表明:机器人采用的行走轮定位方法可靠,四连杆机构及可伸缩履带能够快速完成轮/履切换,对于台阶、楼梯典型地形具有高通过性,从而为轮/履复合机构技术实施途径和新的行走机理研究打下基础.      

被动自适应机器人机构学与运动机理研究

针对复杂地面环境提出一种具有被动自适应能力的轮-履复合移动机器人,该机器人主要由车体模块和轮-履复合模块组成.轮-履复合模块由平面连杆机构演化而来,具有一个自由度,在单驱动力作用下可根据环境中的约束表现为不同的运动模式.通过分析机器人各构件间运动关系,建立了轮-履复合模块的数学模型,并对机构各参数进行了优化.对机器人的爬坡、翻越台阶等运动能力进行了分析,并使用多刚体软件进行仿真实验,验证结构设计和参数选择的合理性.     

轮履变体式车辆底盘越障性能研究

对全地形轮履变体式车辆底盘的典型越障性能进行研究.首先,参考某型车辆底盘,设计轮履复合轮（即变体轮）尺寸,建立三维模型;通过运动学和力学分析,确定出变体轮跨越壕沟、攀爬台阶及爬坡的临界状态,得到最大越壕宽度、最大越台阶高度和极限爬坡度.结果表明,轮履变体式车辆底盘具有很强的环境适应能力和较高的越障性能,且整体越障性能优于传统轮式和履带式车辆.这些为轮履变体式底盘的结构优化以及未来轮履复合式车辆的广泛应用提供了充分的理论依据.     

多梳经编机复合针运动机构的设计

分析了多梳经编机复合针的运动组成,将工艺上对梳栉的摆动要求叠加到复合针原有的运动要求上,构成了多梳经编机复合针的运动——摆动、槽针上下运动和针芯与槽针之间的相对运动;研究了一般多梳经编机复合针运动机构的结构和机构的设计方法;通过具体实例说明了设计过程。     

考虑履刺形状的履带板土壤推力研究

考虑土壤水的质量分数和剪切速率推导履带板土壤推力.将履带板土壤推力分为作用于履带板底部的力、履刺底部的力、垂直于履刺剪切面上的力和作用于履带板两端的力,并分别进行了推导.创新性地考虑了履刺拔模角度和八字角度对履带板土壤推力的影响,最终得到新的履带板土壤推力公式.进行了实际履带板牵引试验,将试验结果与Bekker推力公式和Reece推力公式进行了对比,对新推力公式进行了验证.      

复合功能的机械运动方案设计专家系统

介绍了具有复合功能的机械运动方案设计专家系统,该系统具有完整的机构知识体系和比较合理的机构推理及评价系统,可以对单一功能的机构和具有多个分功能要求的机构系统,通过初选、中选、评价、复合等过程得出优选方案.     

爬楼车的现状和发展前景

浅谈爬楼车的发展现状和未来的发展趋势,该文从爬楼车的现状和发展前景两个方面对爬楼车这一作品进行了全面的分析。在现状方面从爬楼车的机械爬楼原理开始介绍,从步行式爬楼车到履带式爬楼车,再到行星轮结构爬楼车,最后介绍复合式爬楼车。基本上把全球所有已有爬楼车的类型全部介绍了一下。在发展前景方面则是从我国建筑的基本国情和需求量两方面来说明发展前景的可观性。     

一种摇臂轮组与行星轮组相结合的爬楼越障机器人结构设计

为了提高轮式机器人移动的地形适应能力和越障能力,提出了一种摇臂结构与行星结构相组合的10轮多地形自适应移动机器人。该机器人采用摇臂结构轮组作为前驱轮组被动摆动适应地形变化,行星结构轮组作为后驱轮组主动翻转翻越障碍适应地形。利用Adams软件构建机器人爬楼越障动力学模型,仿真分析机器人爬楼越障过程。研制了物理样机,根据多级台阶、楼梯、斜坡、崎岖地形进行适应性测试。试验结果表明:该机器人能够连续通过5种不同尺寸的楼梯,且在50 s通过13级台阶,验证了该机器人的地形适应能力和越障能力。     

轮履复合式变形车轮的设计与越障性能分析

不同行进结构对各种复杂的非结构化路面条件具有不同的适应性和通过性.文中结合轮式、履带式运动机构的优点,提出一种可以根据路面条件改变车辆行进模式的新型轮履复合式变形车轮.变形车轮由变径轮辋部件和履带轮部件组成.在同一驱动机构作用下,变形车轮能以轮式或履带式两种运动模式在复杂的路面上运动,使车辆具有良好的地面适应性和通过性.变形车轮采用模块化设计,可以代替普通充气式轮胎直接安装在车辆上.对变形车轮两种运动模式的分析表明:变径比越大,与轮式模式相比,履带模式的爬坡性能和翻越台阶性能优势越明显.     

基于行星传动的双模混合动力履带车辆传动系统结构设计

该文提出了一种具有双输出的混联式混合动力履带车辆的传动系统结构设计。该结构具有双输出轴分别连接左、右履带,通过与3排行星齿轮结构连接,可以实现两侧履带的精确独立控制,通过控制发动机工作状态,使车辆的运行效率最优,在充分保证直线行驶性能的同时,增强行进中转向能力。相比于现有的复杂混合动力履带车辆传动系统,该设计可以省去转向机构,并提升系统综合运行能力。采用自动建模的方法对所有可行结构进行动力学分析,结合不同结构类型的特点确定双模结构组合方式。通过系统特性初筛、性能精细筛选得到满足设计要求的结构。通过动态规划算法对所选结构进行典型工况下的燃油经济性分析。仿真结果表明,得到的最优方案比目前常用的串联式混合动力履带推土机具有更优的直线行驶、转向行驶和燃油经济性能。     

轮速传感器测试台架简析

针对轮速传感器台架的测试功能要求,在原理分析的基础上,介绍了测试台架的两大组成部分,并分别对各部分的各功能单元进行选型计算和设计理念,最后分别对主动式轮速传感器和被动式轮速传感器进行台架调试,得出到测试台架的完整组成过程.     

履带自张紧式主臂可变构型机器人机构原理与越障分析

研究一种主臂可变构型履带自张紧式救援机器人,针对履带张紧问题,应用椭圆形成原理,能够从理论上保证机器人构型变化时履带的形变量为0 mm,从而可以获得更好的履带张紧效果;通过引入摆臂三角轮机构丰富了构型变化,提高机器人的越障性能.对机器人攀爬台阶、斜坡及爬越沟道的运动机理进行分析,建立运动学模型.研究结果表明:机器人的实际越障性能与理论计算结果相符,具备良好的越障能力.     

大履刺履带的推力特性和履带参数

本文研究大履刺履带的推力特性和机制,详细分析履带的结构参数对推力的影响和作用,为履带参数的选择提供依据.     

高速履带车辆转向载荷比分析与试验验证

为研究履带车辆稳态转向载荷比的变化规律,根据履带车辆转向过程中履带与地面之间的相互作用关系,建立了履带车辆稳态转向模型和履带车辆转向载荷比模型。分析了转向机构、接地压力分布形式、转向速度对转向载荷比影响。最后对某安装差速式转向机构的履带车辆开展了稳态转向试验,进行数据处理和结果对比。结果表明:车辆转向载荷比试验数据与理论计算结果有很好的一致性,验证了转向载荷比模型的准确性,为下一步履带车辆转向机构动力源的设计奠定了一定的基础。     

一种摆动式柔性尾部的仿生机器鱼

提出了一种摆动式柔性尾部的仿生机器鱼设计方案,着重解决了机器鱼摆动式推进的问题.在该方案中,应用曲柄摇杆原理,采用了特殊的四连杆摆动机构,结合柔性尾部实现了机器鱼的摆动式推进;巧妙应用了霍尔位置传感器,检测摆杆临界位置,实现了鱼尾位置判断,进而控制鱼尾来转向;研制了以气缸为压缩泵的气路沉浮机构作为"鱼鳔",能使机器鱼进行沉浮动作.实验显示这种机器鱼达到了预期的功能,在水下作业、军事侦察、娱乐等领域有一定的研究应用价值.     

液压三爪卡盘机构设计

本文设计一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。传统的机床如车床、铣床上三爪卡盘的工作一般依靠工人用手工进行夹紧,这不但增加了工人的劳动强度,而且所需夹紧力非常大,还常常有夹不紧的情况,阻碍了生产率的提高。通过在三爪卡盘加装摆动式液压缸和平面螺旋机构构成螺旋摆动式液压缸增力机构,可实现与原有卡盘体的较好结合,并使外加压力能转换成圆周运动,且其结构简单,工作可靠,能达到较高的增力比,具有良好的经济性和可行性。     

轮腿式机器人多运动模式运动学分析与建模

轮腿式移动机器人具有轮式、履带式和腿式等多种运动模式,对不同运动模式下的运动特性进行了分析,建立了轮式运动模式下的运动学方程,对履带运动模式下的转向运动学进行了运动学建模;通过对机器人在腿式模式的姿态描述,建立其运动学模型。为对轮腿式机器人进行综合运动分析,实现机器人控制提供了理论基础。     

楼梯清洁机器人的爬楼规划研究

为使圆周平动脚式楼梯清洁机器人能完成稳定的下楼动作,该文研究了其爬楼步态规划方法.首先基于几何法建立机器人爬楼的运动学模型;然后将爬楼梯的过程分为2个阶段,并针对这2个阶段的运动机理分别采用不同的规划方法;再基于运动学模型计算出各关节的角度,并搭建PID控制系统对机器人进行控制;最后联合Adams和Matlab进行仿真验证.研究结果表明：楼梯清洁机器人能够实现稳定下楼功能.