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基于反步法的下肢外骨骼机器人控制研究 被引量:3
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作者 苏东海 王海啸 +2 位作者 梁全 郭新博 王忠伟 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第9期1692-1703,共12页
针对下肢外骨骼预定轨迹的控制问题,在构建了二自由度机械腿的运动学和动力学模型的基础上,提出了一种非对称液压缸负载力、伸缩量与外骨骼转动扭矩、运动角度的转化关系,采用反步法控制下肢外骨骼系统的运动轨迹。首先,采用D-H法建立... 针对下肢外骨骼预定轨迹的控制问题,在构建了二自由度机械腿的运动学和动力学模型的基础上,提出了一种非对称液压缸负载力、伸缩量与外骨骼转动扭矩、运动角度的转化关系,采用反步法控制下肢外骨骼系统的运动轨迹。首先,采用D-H法建立了二自由度下肢外骨骼系统的运动学模型,研究了外骨骼末端执行器关节速度的变化关系,并利用拉格朗日动力学方程推导了外骨骼动力学的数学模型;然后,使用了液压缸负载力控制为机械腿运动提供了相应的扭矩,进而控制了下肢外骨骼的运动姿态;其次,针对下肢外骨骼运动时的高精度要求,利用反步法控制理论,建立了阀控非对称缸系统,结合下肢外骨骼动力学系统整体的状态空间方程,利用下肢外骨骼液压伺服系统控制了下肢外骨骼进行预定轨迹运动;最后,对AMESim软件与Visual Studio软件进行了联合仿真,对比分析了PID控制与反步法控制的精度问题。研究结果表明:针对下肢外骨骼预定轨迹控制,反步法控制误差最大值为2°,对比传统PID控制,误差降低了67%;设计的反步法控制器对于下肢外骨骼具有良好的控制精度。 展开更多
关键词 电液伺服系统 非对称液压缸 反步控制 下肢外骨骼系统状态空间方程 d-h AMESIM 控制精度
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基于人体拉伸需求的装置结构设计与分析
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作者 谷瑞杰 高佳萌 +2 位作者 赵帅峰 秦振中 仝怡 《机电工程》 北大核心 2025年第8期1583-1593,共11页
人体拉伸设备是提高人体机能的主要器械之一。针对市场现有人体相关设备结构复杂、功能单一且综合性存在局限等问题,通过分析人体的拉伸方式,确定了所设计的拉伸装置的功能需求,设计了一种符合人体工程学的人体拉伸装置,基于D-H参数法... 人体拉伸设备是提高人体机能的主要器械之一。针对市场现有人体相关设备结构复杂、功能单一且综合性存在局限等问题,通过分析人体的拉伸方式,确定了所设计的拉伸装置的功能需求,设计了一种符合人体工程学的人体拉伸装置,基于D-H参数法建立了人体拉伸装置运动学模型,并进行了运动学理论求解,搭建了人体拉伸装置样机进行了样机实验。首先,基于人体工程学分析了人体拉伸方式,确定了所设计的拉伸装置功能需求,采用Creo Parametric软件对人体上肢拉伸机构、下肢拉伸机构和腰-背部拉伸机构进行了结构设计;然后,基于Denavit-Hartenberg(D-H)参数法,建立了人体拉伸装置的运动学模型,并结合机械系统动力学自动分析(ADAMS)对装置各机构进行了运动学仿真分析,得到了各个机构的运动参数曲线;最后,制作了人体拉伸装置样机,并进行了样机实验验证,利用5级李克特量表统计了实验人员的主观评价分数,以验证装置设计的可行性。研究结果表明:该人体拉伸装置具有五个自由度,上肢拉伸机构水平和竖直拉伸角度分别可达110°和120°,下肢拉伸机构水平和竖直拉伸角度均可达到90°,腰-背部拉伸角度约90°;经样机实验得出,装置的“舒适度”“肌肉拉伸效果”和“稳定性”主观评价均值基本在4分以上,已达“满意”水平。该装置在人体综合协同拉伸方面具有显著效果,能够充分满足设计要求及人体多部位拉伸功能需求,为人体拉伸装置的产品开发提供了理论参考。 展开更多
关键词 人体工程学 人体拉伸装置 结构设计 denavit-hartenberg(d-h)参数 运动学分析 李克特量表
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管道全位置焊接机器人结构设计与运动学分析 被引量:8
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作者 冯传智 罗雨 +5 位作者 许耀波 王庆林 任飞燕 于俊杰 苏佳毅 焦向东 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第8期1489-1499,共11页
现有管道全位置自动焊接设备自由度少,无法模仿高级焊工运条手法,从而影响到焊接质量。针对这一问题,设计了一款基于协作机械臂的管道全位置焊接机器人,并进行了运动学分析。首先,根据焊接机器人的结构特点,采用模块化思想对机器人进行... 现有管道全位置自动焊接设备自由度少,无法模仿高级焊工运条手法,从而影响到焊接质量。针对这一问题,设计了一款基于协作机械臂的管道全位置焊接机器人,并进行了运动学分析。首先,根据焊接机器人的结构特点,采用模块化思想对机器人进行了功能模块划分,功能模块包括柔性导轨、行走底盘、六轴协作机械臂和模块间的快锁机构四个部分;然后,根据D-H法建立了运动学方程,结合Robotic Toolbox和MATLAB完成了焊接机器人的建模和运动学仿真;最后,采用蒙特卡洛法对焊接机器人的工作空间进行了可视化分析。研究结果表明:理论上,基于协作机械臂的管道焊接机器人可完成管道壁厚为755 mm、焊缝宽度为310 mm的焊接任务,并且运动学模型正确、结构设计合理,可以满足管道全位置焊枪姿态调整的功能需求。 展开更多
关键词 全位置焊接机器人 协作机械臂 管道焊接质量 结构设计 运动学仿真 工作空间验证 d-h
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六自由度重载装配机械手运动学分析及求解 被引量:10
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作者 罗天洪 熊小辉 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2009年第6期1126-1130,共5页
针对汽车装配生产线作业对重载高精度的自动设备的需求,设计了一种液压驱动的六自由度多功能重载装配机械手。运用Denavi-Hartenberg(D-H)方法构建了机械手的运动学模型,分析了重载装配机械手的工作原理和正、逆运动学求解方法。从机械... 针对汽车装配生产线作业对重载高精度的自动设备的需求,设计了一种液压驱动的六自由度多功能重载装配机械手。运用Denavi-Hartenberg(D-H)方法构建了机械手的运动学模型,分析了重载装配机械手的工作原理和正、逆运动学求解方法。从机械手的正、逆运动学方程的求解结果可以看出,采用液压方式实现对机械手6个自由度的驱动,具有驱动力大、操作简单、安装准确的特点,可适应多种汽车重载装配的需要。 展开更多
关键词 装配机械手 denavit—hartenberg(d—h) 运动学分析
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虚拟关节臂式坐标测量机模型的构建与验证 被引量:4
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作者 冯旭刚 徐驰 +2 位作者 章家岩 徐强 费业泰 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期135-140,共6页
关节臂式坐标测量机的测量误差受到众多因素的影响,且由物理构件带来的误差无法被消除。为此,笔者旨在构建一种虚拟关节臂式坐标测量机。首先,采用D-H矩阵建立其运动学模型,其次,利用PC-DMIS测量软件分析测量机数据并对模型的精确性进... 关节臂式坐标测量机的测量误差受到众多因素的影响,且由物理构件带来的误差无法被消除。为此,笔者旨在构建一种虚拟关节臂式坐标测量机。首先,采用D-H矩阵建立其运动学模型,其次,利用PC-DMIS测量软件分析测量机数据并对模型的精确性进行检验,最后使用蒙特卡罗法和测量机模型完成仿真测量。通过与实际参数构建的模型、制造商参数构建的模型相对比,可知所构建测量机模型的测量精度能够满足要求。仿真结果表明提出的模型构建与验证方法对坐标测量的应用具有较高的工程价值。 展开更多
关键词 关节臂式坐标测量机 虚拟建模 d-h矩阵 蒙特卡罗 模型验证
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