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题名下肢外骨骼机器人结构设计与运动稳定性研究
被引量：6
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作者
时兆义
张彦斐
宫金良
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机构
山东理工大学机械工程学院
山东理工大学农业工程与食品科学学院
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出处
《机床与液压》
北大核心
2020年第5期20-24,共5页
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基金
国家自然科学基金资助项目(61303006)
山东省引进顶尖人才“一事一议”专项经费资助项目
淄博市校城融合项目(2017ZBXC151)。
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文摘
为帮助下肢瘫痪人群恢复行走功能,设计出一款下肢外骨骼机器人。依据人体运动机制对各个关节的自由度进行了设计,确定了主动关节和被动关节类型并选用合适的驱动方式,详细介绍了主要部位的结构设计。论述了机器人的工作机制以及工作方式。建立下肢外骨骼机器人的连杆模型,规划出关节运动轨迹并求解出各个关节旋转运动曲线。利用ADAMS仿真软件将所规划的步态曲线进行仿真分析,仿真结果表明:各个关节运动曲线柔顺平滑,无明显冲击。在一个周期内,与理论计算值相比,各个关节的角度仿真值误差均小于±1.5°,在合理误差范围之内。利用COG理论验证步态轨迹的动态稳定性,证明了所规划的步态曲线的合理性。
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关键词
下肢外骨骼
结构设计
步态规划
ADAMS仿真
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Keywords
Lower extremity exoskeleton
Structural design
Gait planning
ADAMS simulation
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分类号
TH113
[机械工程—机械设计及理论]
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题名下肢外骨骼机器人大腿板模态分析与拓扑优化
被引量：5
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作者
时兆义
张彦斐
宫金良
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机构
山东理工大学机械工程学院
山东理工大学农业工程与食品科学学院
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出处
《机床与液压》
北大核心
2020年第10期18-21,27,共5页
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基金
国家自然科学基金青年科学基金项目(61303006)
山东省重点研发计划项目(2019GNC106127)。
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文摘
为提高下肢外骨骼机器人的性能,需对下肢外骨骼机器人部分零件进行结构优化。针对下肢外骨骼机器人大腿板,利用拓扑优化方法,将零件的模态数据作为优化依据。首先建立零件的三维模型,将其导入到Workbench软件中进行静力学分析和模态分析,得到大腿板在最大工作载荷处的最大应力和最大应变以及大腿板前4阶固有频率和最大振幅。然后进行开槽处理,将槽宽设为变量,求解出不同槽宽下的模态参数。最后根据固有频率和振幅参数,在满足减重需求和零件强度需求的情况下,选定槽宽的最优值。经开槽处理后大腿板质量减少明显,固有频率有所减小,抗振性能有所下降,但依然能够满足工况需求,且零件的静力学分析也能够满足要求,故验证了拓扑优化的可行性,对下肢外骨骼机器人结构优化具有参考价值。
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关键词
下肢外骨骼
模态分析
拓扑优化
固有频率
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Keywords
Lower extremity exoskeleton
Modal analysis
Topology optimization
Natural frequency
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分类号
TH113
[机械工程—机械设计及理论]
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