一种新型多位姿康复机器人机构设计与分析

针对临床缺少多位姿康复训练设备的现状,文章研制了一种新型多位姿康复机器人,该机器人能够满足偏瘫患者在卧、坐、站等不同位姿下进行康复训练。首先介绍了机器人各部分组成及机构设计方案,通过多位姿座椅、脚踏式训练机及运动底座的有机结合,实现了多种位姿的转换与训练轨迹的规划;然后在矢状面内建立了人-机模型,对其运动学、工作空间进行了分析;最后通过样机试验验证了该机器人工程实践的可行性。     

基于遗传拟牛顿混合算法的四杆机构优化

针对曲柄转角限定和未限定的平面四杆机构轨迹综合问题,文章结合遗传算法(genetic algorithm,GA)全局搜索和拟牛顿算法BFGS局部快速收敛的优点,设计了一种基于GA和BFGS算法混合的平面四杆机构优化算法。对四杆机构进行运动学分析,得到连杆上一点的运动学方程;建立机构的优化数学模型;通过实例与其他启发式智能算法优化结果的对比,验证了该算法在曲柄转角限定和曲柄转角未限定的平面四杆机构轨迹拟合上具有高度的全局收敛能力。     

踏式训练器有关因素对膝关节康复的影响研究

为满足脑卒中患者"个性化、精细化"的康复训练需求,文章研究了踏式康复训练器的坐姿距离s、座椅高度h、曲柄长度l_1、角速度ω_1等因素对膝关节康复训练的影响。首先,在矢状面内建立人机模型;然后,以膝关节活动度和角速度为评价指标,对其进行运动学分析及仿真;最后,在样机上进行试验,利用多指标试验的极差分析法对仿真结果及试验结果进行分析。仿真与试验结果表明,影响膝关节运动状态的因素主次顺序依次为ω_1→l_1→h→s,各因素最佳组合方案为s(4)h(3)l_1(4)ω_1(4)。该文研究结果可以为专业医护人员替患者制定精细化的康复治疗方案提供一定的参考。     

基于低阶模型的含压力补偿比例阀控系统平稳控制

液压工程机械负载变化大、受到控制器计算性能限制,常导致运动控制出现强烈冲击和精度降低等问题,为此提出一种基于低阶模型的含压力补偿比例阀控系统平稳控制方法。首先,证明了含压力补偿比例阀控系统可近似为线性系统,提出一种低阶建模方法,利用分段线性随机系统作为原系统的全局近似,并定量给出分段线性随即系统的协方差矩阵;其次,在所提出的建模方法基础上,设计了稳态卡尔曼速度观测器,提出基于速度观测的双回路控制器,利用精确的观测速度与速度内环控制提高系统阻尼,达到抑制振荡的目的;最后,在盾构管片拼装机举重臂上开展实验验证,实验包括AMESim与Simulink联合仿真实验和PLC控制的实机应用实验。研究结果表明：所提出的低阶建模方法在常见阀参数下与精确模型的精度相对误差不超过3%,所提出的控制方法在低算力控制器上实现了阶跃位置目标轨迹的低冲击、高精度控制,显著增加了系统阻尼,获得了更平滑的速度曲线,减小了稳态误差,力冲击峰值减少21.6 kN,振幅降低约39%,具有较高的工程应用价值。