摘要：针对外科医生长时间保持手术姿态而造成的肌肉和关节损伤的现状,本文通过分析手术姿态,分别对不同关节进行构型研究,设计了一种具有多关节机构的医用多位姿辅助支撑外骨骼。然后通过建立人机静力学模型,本研究得到人体穿戴外骨骼前后的关节扭矩、关节力,并用有限元分析软件对外骨骼强度校核。结果表明,外骨骼最大应力小于材料强度要求,整体形变小,外骨骼结构强度满足使用需求。最后,本研究选取受试者参与足底压力试验,并结合人机静力学模型进行生物力学仿真,从足底压力、关节扭矩和关节力、肌肉力和肌肉总体代谢三个方面进行结果分析,以评估外骨骼支撑性能。结果表明,外骨骼对全身有较好的支撑性,能够减轻肌肉骨骼负担。本研究的外骨骼机构更匹配外科医生的实际工作需求,为医用支撑外骨骼机构设计提供了一种新的范例。

摘要：为减小在高负重的情况下穿戴下肢外骨骼时足部与地面接触产生的冲击,本文设计了一种用于提高足部舒适性的外骨骼足部机构,并对其影响舒适性的关键指标进行了优化。首先,本文基于步态周期的足底受力特点建立了足部机构物理模型,进而抽象出振动数学模型,并用有限元分析软件ANSYS仿真验证了模型的正确性。然后,本文基于振动数学模型分析了振动参数对绝对传递率的影响,并用数学计算软件MATLAB遗传算法工具箱优化振动参数。最后,本文以白噪声模拟路面高程作为振动输入,利用MATLAB中的可视化仿真工具Simulink并结合振动方程构建加速度仿真模型,进而计算足部的振动加权均方根加速度值。研究结果表明,该足部舒适性机构能够满足减振性与足底压力的舒适性指标。本文为外骨骼足部机构的设计提供了一套较为完整的设计方法,对于其他外骨骼的足部设计以及踝关节康复机构的设计具有借鉴意义。

摘要：为全面考察六维正交并联模拟台可能的误差源,同时避免微分及矢量法建模存在的大量偏导计算,将机构6个支链分别等效为相应的串联机构,根据机构支链的正交特征并结合运动学影响系数的原理建立了较为完备的误差模型。模型包含了铰链点自身加工误差、安装误差,定长杆误差及驱动误差在内的144个误差源。以定义的误差敏感性系数为指标,利用数值仿真分析了所有误差源对末端精度的影响程度,并据此将误差源分为三类:非敏感误差、非完全敏感误差和完全敏感误差。最后,说明了这三类误差在运动学标定过程中与识别参数确定及测量位姿选取的关系。

摘要：分析了一台冗余电机驱动的新型六维正交并联运动模拟台,根据其位置反解的数学模型,导出了末端平台的位姿误差与机构各运动部件几何参数误差之间的函数关系,并基于模拟台的位置正解验证了误差模型的正确性。最后,以误差模型为基础,分析了运动模拟台六条支链几何误差的正交特性,为运动学标定和误差补偿提供了理论依据。

摘要：对一种新型3支链6自由度并联机器人3-UrRS进行了运动分析,推导出3-UrRS的位置反解计算公式。利用虚拟样机技术对动平台定姿态角和变姿态角2种期望轨迹进行了规划,得到6个驱动电机的转角运动轨迹。最后通过规划结果验证反解计算公式的正确性。

摘要：SJTU-HR1是由并联关节的组成的34个自由度新型仿人形机器人,根据人体生理结构设计了其各个关节。把各个并联机构关节作为一个模块,定义了关节的输出角度和输入角度,建立仿人形机器人整体坐标系,建立手臂和腿末端的位置正反解模型。为仿人机器人运动规划,动作设计以及控制系统建立奠定基础。

摘要：针对现有的基于并联机构的六维控制器灵巧度不高、动态性能差等问题,提出一种含子闭环三支链6自由度并联机构的六维控制器。首先应用封闭矢量法,建立了运动学反解模型,求出了解析解;在反解的基础上,建立了运动学正解模型,求出了数值解,同时建立了逆解雅可比矩阵;基于逆解雅可比矩阵的分析和机构的速度分析,求解出了的三种奇异位形;最后依据奇异位形提出了机械限位的方案,保证控制器可以实现其功能。

摘要：现有基于运动学反变换法的六自由度主从异构机器人映射算法,存在超越函数和存在多解,导致映射算法设计复杂。为改善这一问题,设计了基于LabVIEW的六自由度主从机器人系统,并对主从映射算法和位置跟随误差进行研究。首先选择3-5RUU并联机构和FANUC多功能机器人分别作为主手和从手,并对主从手的构型进行分析;然后采用迭代算法建立系统的映射模型;其次,对从手跟随主手的位置误差进行研究;最后根据主从机器人的映射算法进行实验分析。建模过程与实验结果表明:所设计的映射算法简单有效,该系统可实现从手运动状况的提前验证与实时反馈。

摘要：基于GF集理论描述了仿人形机器人的末端特征,分析了机器人的躺构态和站立构态。进行了人躺-站构态变化实验,将这个变化过程用GF集描述为几个简单的动作。根据关节力矩最小,通过对人体实验的分析,得出了躺-站构态变化的最优路径。

摘要：分析了人体腿部关节的运动特点,提出了一种3自由度3-RRR并联机构作为髋关节,2自由度球面机构Ur作为踝关节,转动副R作为膝关节的新型两足步行器;对两个并联关节的位置反解进行了研究;采用解析方法对步行机器人的位置反解进行了分析,得出反解的解析表达式,最后用实例验证了求解过程。该研究对机器人步态规划、动力学分析及控制的研究有重要意义。