针对农用型下肢外骨骼运动学分析的旋量解法

农用型下肢外骨骼机器人是一种伴随农作者运动并提供有效负载和支撑的仿人下肢机器人,在田间劳作时,农用型下肢外骨骼在人体进行特定采摘动作的支撑和稳定过程中拥有复杂的动态系统,因此对农用型下肢外骨骼的正逆运动学分析变得更加重要。而对于农用型下肢外骨骼机器人运动学的分析,现有的运动学模型解法复杂且无法避免奇异位形的出现,在分析现有的运动学解法后,提出了一种基于旋量理论的运动学算法。结论表明,基于旋量理论的正逆运动学分析能从整体上对农用型下肢外骨骼进行描述,不仅简化了算法,提高计算效率的同时还避免了机构的奇异性。最后将所建立方程导入Matlab软件进行仿真分析,通过对比验证基于旋量理论建立的正逆运动学的可行性和准确性。     

基于折纸机构的下肢外骨骼关节设计

为了减轻外骨骼质量,便于使用者的穿戴,将折纸机构与下肢外骨骼相结合,设计了一款基于折纸机构的下肢外骨骼关节。首先利用可实现刚性折叠的三顶点折纸设计了外骨骼关节的基本构型,并确定了各折叠板的空间运动轨迹;然后根据折纸锁定原理结合关节基本构型对外骨骼锁定关节进行设计。该种类型的外骨骼关节不仅避免了棘轮、槽轮和液压等额外锁定装置的引入,还可以通过机构自身的结构实现运动与锁定两种运动效果,使得整体机构更加轻便,为下肢锁定外骨骼的设计提供了一种新的方案。     

外骨骼式下肢康复训练器的设计探究

由于传统的人工技术或者简单的医疗设备已无法解决患者和老人们的康复训练和健康需求。基于此,本文旨在研究一种外骨骼式下肢康复训练器,可以帮助不同的患者进行不同程度的主、被康复训练,并根据人体下肢运动的特征,提出了外骨骼式下肢康复训练器的设计思路,说明了康复训练器机构组成、工作过程及使用方法。     

农用型外骨骼机器人起蹲过程的优化控制

外骨骼机器人的运动过程控制是机器人运动研究中的一个重要模块。农用型外骨骼机器人在田间作业时,经常需要做起蹲运动,因此很有必要对该过程进行优化控制。将外骨骼机器人作为研究对象,研究其起身时的优化控制方法,首先需要确立外骨骼机器人起身过程的坐标系,建立一个数学模型;使用Matlab软件对所建立的数学模型进行仿真,得到关节角度的变化规律;然后把ZMP和地面反力作为约束,对目标函数进行优化,寻求起身过程中的最小耗能,得到该过程的优化轨迹;再在ADAMS软件中建立一个机器人的几何模型,仿真模拟起身过程,分析得到主动力矩和关节角度的优化曲线;用MATLAB软件进行遗传算法优化,得到最优值,即最小耗能。     

面向单臂弯举的气动肌肉上肢外骨骼系统设计与实验

针对人体手臂负载弯举过程中易产生肩袖损伤的问题,设计了一种气动肌肉上肢外骨骼机器人.其本体结构由一个肘关节外骨骼机器人和气动式外展肩枕构成,并通过双层护肩结构固定于穿戴者上肢.该设计结合了刚性外骨骼机器人结构的力传递优势和柔性仿生式织物结构的柔顺性优势,在负载弯举过程中对穿戴者的肘关节和肩关节提供必要的助力,同时提高了...     

下肢外骨骼动力学分析与控制策略研究

针对流水线工人工作时需要长时间处于重复单一地站起、蹲下作业的姿态,关节、脊椎受损严重的问题,设计了一款结构轻巧、穿戴方便、安全舒适的下肢外骨骼起蹲系统。为了实现下肢外骨骼人机跟随系统的有效控制,简化模型后采用拉格朗日方法建立系统数学模型并进行动力学分析,最后运用迭代学习控制算法对外骨骼的控制策略进行了研究,并进行仿真实验。结果表明,外骨骼系统与人体运动之间的跟随误差可以得到有效控制,验证了此方法的可行性,同时也为进一步研究外骨骼系统提供了良好的理论依据和方法参考。     

下肢康复机器人研究现状

随着我国人口老龄化的增加,考虑到多种因素,残疾人口的总量也增加很多。考虑到这个特殊的群体,如何改善他们的生活对于挽救一个家庭的幸福尤为重要。很多科学家和研究机构都在致力于怎样帮助他们改善运动障碍。研究表明,康复训练对肢体运动功能恢复很有帮助。本文通过介绍国内外下肢康复机器人的研究现状,从控制方式、驱动方式和康复训练三个角度对现有的康复机器人进行分类,对康复机器人的进一步研究和发展非常有利。     

基于Featherstone算法的穿戴式外骨骼机器人高效动力学计算研究

穿戴式外骨骼机器人的动力学计算,是实现精准控制、驱动电机选型的前提条件。穿戴式外骨骼机器人一般具有较多自由度,传统方法无法解决其动力学计算问题。文章采用Featherstone刚体动力学算法,对其高效动力学计算进行研究,并根据机器人的运动树连通图,建立了机器人系统的整体几何模型,通过将几何模型转换为参数代入MATLAB,运用Featherstone逆动力学算法求出在一个步态中各关节所需的驱动力矩。     

助蹲助起下肢外骨骼的设计与研究

以人体蹲-起过程为研究对象,通过对人体蹲-起过程进行拉格朗日动力学建模,得到两者的髋、膝、踝关节力矩的动力学逆解结果。依据人体蹲-起过程的关节运动机理,参照人体工学设计要求,设计了一款辅助蹲-起下肢外骨骼,进而进行各关节仿生学结构设计和驱动系统设计。通过对膝关节驱动器的功率分析及静力学分析,确保辅助蹲-起下肢外骨骼在结构轻巧、可穿戴性、可靠性等方面均能满足辅助蹲-起下肢外骨骼的总体要求。     

基于CATIA的下肢康复机三维模型设计

随着我国人口比例的变化,以及残疾人数的增加,由于年老或者疾病等原因造成的运动功能损伤也越来越多,这也使得康复设备的需求量增加。由于国内外研究的下肢康复机器人价格昂贵,体积笨重,不能适应普通家庭康复训练。本文结合现有的康复设备基础,按照人体工程学理论,设计计算合理的结构尺寸,并通过CATIA软件建立下肢康复机器人三维模型。     

渐开线齿面串联弹性器件传动机理研究

串联弹性器件广泛应用于外骨骼机器人驱动关节,有利于重载荷情况下的电机软启动。针对旋转类串联弹性器件转动刚度变化引起的传动力矩波动,弹性传动和刚性传动两种状态转换时的传动冲击等问题,提出了一种渐开线齿面弹性器件,建立了传动力学模型,并对器件的弹性-刚性传动过程进行了动力学分析与仿真,研究轴心装配偏差对渐开线齿面啮合滑动率与接触面接合冲击的影响,通过对弹性器件安装倾角参数优化保证了传动件转动刚度变化率最小,有效控制了弹性传动过程中的转矩波动。最后对器件进行了下肢外骨骼驱动关节工程验证和传动静特性实验,结果表明,轴心装配偏差会导致接触面接合时转矩激增,当偏差在0.05 mm内时(渐开线齿面啮合滑动率最大为0.006 5),与平面矩形弹性器件相比,转矩激增值平均降低43.55%。     

农业机器人关键技术及应用研究进展

简要阐述了农业机器人的概念、特点,并就此提出了研究应用农业机器人的重要性与必要性;简要分析了传统农业机器人的3种关键技术,并在此基础上重点介绍了在两种不同实现方式下的6种典型的传统农业机器人,同时分析了这些机器人的不足:通用性与适应性差、使用效率低、生产成本高、不利于推广使用等。最后提出了新的研究思路:具有开放式结构的农业机器人,并分析了此种机器人的3种关键技术。     

基于MATLAB的膝关节康复机器人的运动学分析及仿真

近年来,随着下肢运动障碍患者逐年增多以及社会老龄化的趋势,康复行业发展变得十分紧迫。本文在原有下肢康复训练机构(曲柄摇杆机构)的基础上,通过研究正常青年人步态下的膝关节运动规律,并利用MATLAB进行运动学仿真,得到一个正常青年人在步态下膝关节的运动角度、角速度及角加速度在一个步行周期内的变化关系图,为康复机器人控制系统的研究提供必要的理论依据和参数。     

基于Workbench的下肢腿部压力舒适性的有限元仿真

为了主观实验人体下肢在外力作用下的舒适程度分布规律和大小,以假人下肢为研究对象(控制单一变量),采用SolidWorks建立下肢模型,选择人体生物力学参数建立有限元Workbench模型;以绑带对人体下肢的压力为输入条件,对下肢腿部分别施加相应的压力后,下肢腿部的舒适度的应力范围是305Pa~2778.4Pa,应变范围是0.000 3577 6~0.008 644,变形量是0~0.501 26mm,得出在人体下肢有绑带压力作用下的应力应变分布状态和具体形变。通过有限元的仿真验证了绑带施加压力作用在下肢的分布规律和下肢腿部部位压力大小,为下肢康复机器人穿戴舒适性提供了必要参数。     

图像处理技术在农业机器人中的应用

图像处理技术是模式识别与人工智能的一个重要领域,其应用已扩展到农业领域的诸多方面。为此,简要介绍了计算机图像处理及其应用的基本过程,概述了图像处理技术在农业机器人中的应用状况,并指出了图像处理技术应用于农业机器人领域所存在的问题。     

液压外骨骼机器人非线性模糊滑模控制方法

针对液压外骨骼机器人系统建模困难的问题,提出一种利用自适应模糊逼近方法来实现对滑模等效控制的逼近,不需要对机器人的未知参数进行预先估计,同时设计可调参数的自适应调节律,增强系统的鲁棒性,引入一种类势能函数设计具有非线性积分项的滑模面,当误差较大时,积分效应适当减弱,防止产生较大的超调量;当误差较小时,积分效应适当增强,减小稳态误差。利用李雅普诺夫方法论证了该闭环控制系统的稳定性,并使用模糊切换方法来消除滑模控制抖振。最后,对液压助力外骨骼机器人系统进行轨迹跟踪及外干扰实验,结果验证了该方法的有效性,控制输出能快速平稳地跟随参考位置信号,且具有一定抗干扰能力。     

农业机器人技术现状及典型应用

农业机器人是自动化和智能化农业发展的重要形式。分析了国内外农业机器人的研究现状,介绍了当前农业机器人的典型应用,详细阐述了国外农业机器人产品在视觉图像处理、多传感器融合、自主导航及末端执行器等方面的先进技术和作业方式。最后,总结了农业机器人存在的问题并提出可行的相关建议,从而为我国农业机器人的研究开发及商业化应用提供思路。      

机电一体化技术在工业机器人中的应用研究

工业机器人是被广泛应用于工业领域的自动性机器装置,而机电一体化技术是应用工业机器人的核心技术,为有效提升工业机器人的精度和可靠性,最大程度地发挥出机器人的使用价值。笔者结合多年的实践调查,以机电一体化技术、工业机器人为核心,从机电一体化技术的概念、关键技术、特征和发展方向等入手,概述了机电一体化技术的现状,指出了现代工业对于工业机器人的应用要求。并结合工业机器人技术的发展需求和机电一体化技术的功能,重点探究了机电一体化技术在工业机器人中的具体应用,如轴电机位置检测、核心部位测量、运动轨迹规划等。旨在充分发挥出机电一体化技术的作用与优势,推动工业机器人领域的创新发展,为我国工业新兴技术发展提供助力。     

下肢康复训练评估

随着我国人口老龄化趋势的加剧,考虑到多种因素,残疾人口的总量也增加很多,影响运动或认知功能及改变人的生活。机器人辅助康复门诊培训已成为越来越受欢迎的方法。对康复训练效果的评估是更好地帮助康复的重要因素之一,因此本文通过查找国内外资料,主要阐述了下肢康复训练评估的方法。     

基于视觉和工业机器人的动态抓取技术研究

科学技术迅猛发展带动了现代工业向智能化方向转化,机器人技术也逐渐被应用到了社会生产等众多领域。然而,目前有超过三人之二的工业机器人在应用时还在采用手动示教的方式来完成,这种方式有其自身的优势,具有便捷性,但同时也存在着弊端,不但要求具有十分高的示教精度,若是物体和机器人的相对位置发生一点偏差,就要重新进行示教。所以,不断对视觉集成系统中的识别和定位技术进行研究与开发,完善工业机器人的抓取技术,可使其更好完成抓取任务,提高机器人的准确率和工作效率。