仿水黾模型承载力试验研究

本文通过力学分析建立了仿水黾模型的承载力模型,分析了其取得最大水面承载力的临界条件。制作了4腿的仿水黾模型,并制备超疏水铜丝作为仿水黾模型的腿部。试验测量了仿水黾模型在水面的最大承载力,实测值与依据承载力模型计算值的误差率为9.3%。     

包含新型机构的仿水黾机器人设计及实现

针对模拟水黾优异的水面驱动方式,基于仿生学原理,研究并适当改进水黾水面行走原理,提出了一种新型水面行走机构。通过运用一种具有超越离合、相位记忆和单向传动功能的新型内棘轮式齿轮机构作为传动控制机构制造了一种水上行走机器人样机,进行了机器人的控制系统软、硬件自主开发。并且在实验室条件下对样机进行了性能测试。实验结果表明,所设计的仿水黾机器人可以很好地实现前进、转弯等运动;此外小的转弯半径是该机器人最突出的优点,从而能够在更窄的航道内灵活地运动。     

一种仿水黾新型水上行走机器人的研究

水黾是一种可以在水面上行走的昆虫,基于水黾水面行走原理,提出了一种新型的仿生水上行走机器人,该机器人利用电磁铁驱动,基于曲柄滑块机构及并联原理设计了机器人单腿驱动机构,驱动机器人的划动腿在水面中形成椭圆形的划水轨迹.并模拟仿生原型水黾结构,采用6条腿结构方式设计了水上行走机器人整体机构.基于虚拟样机技术对驱动机构、水上行走机器人整体机构进行了建模和运动仿真,验证了机构设计的合理性和功能实现的正确性.在实验室环境下,基于水上行走机器人工作环境的特殊性,设计和制作出了水上行走机器人样机.     

哈尔滨工业大学研制出可在水上行走的微型机器人

水黾（water strider）是一种长腿的昆虫，能够在池塘、湖和其他水路的表面迅速奔跑。南哈工大化：[学院潘钦敏副教授领导的研究人员开发出一种可以在水面上行走的微型机器人，具有像水黾一样的水上行走能力。在军事侦察、水污染监测等领域具有广阔应用前景。有关研究成果已经刊登在美国《应用材料与界面》（ACS Applied Materials＆Interfaces）杂志上。     

水润滑轴承水膜压力损失机理研究

针对已有水膜压力无线传感测试方法中由于设置L型管道从而导致传递过程中水膜压力的损失问题,采用数值分析法建立了水润滑轴承系统管道压力损失数学模型,用ANSYS软件建立了物理模型,通过仿真分析了压力损失机理,并对试验结果进行了校正与分析。结果表明:管道入口处润滑水的流量越高,水膜压力损失越大;轴转速越高,局部压力损失越大;管道越长,L型管道直管段压力损失越大,在动态工况下管道的压力损失与能耗比静态工况下的大。     

基于旋量法的可变形六足机器人腿部运动学分析

为增加腿部的灵活性在普通六足机器人腿部设计了一个变形关节,该腿部具有四个关节,根关节、髋关节、膝关节和变形关节。利用旋量理论与指数积方法建立腿部运动学模型,计算足端运动学正解;针对腿部后两关节轴线交于一点的特点,结合经典消元理论和Paden-Kahan子问题方法计算其运动学显式逆解;基于旋量法计算腿部的雅可比矩阵,利用MAPLE仿真验证了结果的正确。     

单自由度四足机器人腿部机构设计与分析

针对四足机器人腿部机构的自由度多导致传动控制复杂,腿部转动惯量大导致运动性能差,关节驱动换向导致冲击能耗大等问题,基于机构综合设计了一种由曲柄摇杆机构、四边形机构复合成的单自由度连杆式机器人腿部结构.采用解析法建立了腿部机构运动学模型,为实现足端迈步运动,规划了足端轨迹,并以足端轨迹运动为优化目标,建立了优化数学模型,运用MATLAB优化得到了腿部机构尺寸.在ADAMS软件中建立了机器人虚拟样机模型,采用对角步态仿真了机器人运动特性,验证了腿部机构设计的可行性.     

基于行人下腿部与汽车保险杠的碰撞研究及优化设计

交通事故中当汽车与行人发生碰撞时,下腿部易受到骨折甚至更严重的伤害.所以行人保护受到越来越多的关注.各大汽车厂商和研究机构也在自身的产品开发中考虑对行人保护的改善.介绍了行人保护法规内容要求和实验要求,并采用仿真方法,建立了行人下腿部撞击器与保险杠碰撞的有限元模型,分析了腿部与保险杠的撞击响应,得到了行人腿部与保险杠相撞时的加速度、弯曲角度、剪切位移等参数,并通过调整保险杠的造型以及保险杠发泡和蒙皮刚度改善车辆前部对下腿部的影响,从而改进对行人腿部碰撞的伤害.     

腿部康复装置传动设计与仿真分析

为解决患者久卧病床不能下地行走及老年人腿部康复训练等问题,对油压式腿部康复装置进行设计,并提出两种用于实现腿部康复训练的传动方案。通过对曲柄滑块机构和摇杆滑块机构主要构件进行运动分析,确定主要技术参数,同时对其构件的位移、速度和加速度对比分析,确定摇杆滑块机构为该康复装备的传动机构。最后运用Solid Works建立该腿部康复装置三维装配模型,并对其进行仿真分析。结果表明,所设计的油压式腿部康复装置能实现预期运动目的并满足康复训练要求。     

一种新型四足机器人腿部机构设计与运动学分析

针对3R型串联机械腿部机构承载能力不强的问题，对腿部机构进行改进，提出两种2R1T的3自由度并联腿部机构；利用Adams软件搭建主要结构尺寸相同的虚拟样机，添加相同的约束和驱动，根据承载时直线驱动器的受力情况对比，优选出一种腿部机构，并完成整体样机设计；建立腿部坐标系，通过矢量法对腿部结构进行运动学分析，并利用Adams软件搭建的虚拟样机进行仿真验证，得到理论值与仿真值误差较小的结论，验证了运动学的正确性，为后续进一步的研究分析奠定了基础。     

一种新型轮腿四足机器人腿部机构结构参数优化

目前对于躯体宽度可变、具有腰关节的轮腿四足机器人的研究相对较少,针对这一问题,提出了一种新型轮腿四足机器人,对该机器人的腿部机构结构参数尺寸进行了优化研究.采用Solidworks软件建立了四足机器人的整机模型及腿部结构模型;对机器人腿部机构进行了运动学分析,推导出了其腿部机构的位置正反解公式,并利用MATLAB对位置...     

辅助老人抬腿上床装置设计

为了解决老人上床及起身困难等问题,设计了一种辅助老人上床的装置.对老人腿部上床轨迹进行分析,基于数学建模,以球面和圆锥面的相交圆锥截交线来模拟腿部抬升轨迹,设计了一种空间连杆机构来实现腿部抬升;进行了具体结构设计及运动仿真分析.仿真结果说明,该装置能够实现腿部抬升轨迹并且运行状态平稳,验证了其理论可行性.进行实物搭建并...     

八足机器人行走机构设计及其运动学分析

针对多足机器人在变地形环境下快速行走的问题,对多足机器人的腿部机构与运动模式进行了研究,设计了两种机器人腿部行走机构,即六连杆腿部机构与齿轮传动腿部机构,并基于这两种腿部行走机构组合了一种八足机器人。首先,对八足机器人各腿部行走机构和整体结构进行了设计分析,根据各腿部机构选择适用步态进行了研究,即前后连杆腿的对角步态与中部齿轮腿的单线直行步态;然后,研究了机器人的两种不同腿结构的行走性能,对其进行了运动学分析;最后,整体分析了机器人对角步态和越阶梯两种运动模式,并通过ADAMS软件对机器人两种运动模式进行了运动仿真,将后处理曲线与运动分析进行了对比。研究结果表明:机器人行走具有稳定性,两种运动模式具有可行性。     

一种新型腿部机构自由度分析与驱动输入研究

提出了一种新型非对称四自由度并联步行机器人腿部机构,根据驱动方式可将并联腿部机构看作由两个虎克铰串联而成,通过4个无约束分支将两个串联虎克铰的转动驱动置换为靠近运载平台的直线驱动以完成抬腿动作.将驱动置于背部,可减少腿部的运动惯量,同时实现关节空间和驱动空间分离,可用于对驱动进行特殊防护的太空和核电等环境.并联结构的非对称布置有利于直线驱动更针对性地对动平台(小腿)在矢状面的运动进行控制.对并联腿部进行描述并建立坐标系,根据螺旋理论建立了腿部机构的运动螺旋系和约束螺旋系,分析了腿部机构的自由度,明确了机构所受的约束力,并对驱动输入选择的合理性进行了验证.为腿部结构设计提供了新的思路,也为后续开展该并联机构的运动学及动力学分析工作奠定了基础.     

六足仿生机器人步态规划与足端可达空间分析

为进行六足仿生机器人轨迹规划和控制,设计了稳定性高且运动速度快的三角形步态,利用坐标变换分析机器人腿部运动学正解,利用几何关系分析腿部的运动学逆解,分别得出正解和逆解的显式解,并验证了正解和逆解的正确性。根据正解结果利用MATLAB仿真腿部的可达空间,并分析了可达空间的形状分布,结果表明在可达空间范围内腿部能够摆动足够的跨度和高度,从而实现行走及越障。     

一种康复用多功能腿部训练器设计研究

针对许多老龄患者因腿脚行动不便而需要多做腿部康复训练的问题,设计出一种多功能腿部训练器。该腿部训练器运用STM32单片机控制机械传动机构运行,可自动帮助患者进行腿部的康复训练。患者不用依靠家属或自己的力量来完成相应的屈腿、抬腿等较困难的康复训练,可以为患者家属提供方便,并且满足患者自身的身体需求。     

含有复合铰链的闭链八连杆足式机器人设计与分析

针对八连杆机器人腿部构型数学模型参数多和建模分层复杂的不足,提出了一种含有复合铰链的最简八连杆腿部机构.在保持闭环运动链特性的情况下,对一般八杆运动链进行局部收缩,得到了最简八杆运动链;以其中一种最简八连杆机构为基础构型,进行了机器人腿部机构设计.采用末端轨迹曲线任务点法对腿部构型进行尺寸计算,并利用矢量环法对确定参数...     

双足机器人腿部新构型设计与试验研究

探究高动态性能双足机器人对腿部设计的要求,阐明机器人腿部设计准则、设计方案和实现措施。提出一种腿部串并联新构型方案,膝关节驱动器上移到髋关节,踝关节驱动器上移到膝关节,膝关节驱动器通过简化五连杆机构将运动传递到膝部,踝关节驱动器通过并联四连杆机构将运动传递到踝部。对踝关节并联机构和整个腿部关节进行运动学正逆解,建立新构型机器人的仿真模型。考虑运动控制算法,完成机器人动力学仿真。测试准直驱驱动器性能,并完成串并联构型腿部样机试验验证,机器人可实现0.4m/s的行走速度。结果表明,提出的腿部串并联新构型与传统串联构型比具有更高的运动性能,新构型机器人性能在真机测试中得到验证。该串并联新构型方案在双足机器人和其它服务机器人领域具有广阔的应用前景。     

SPC、SPC/E和TIP3P模型水的结构和性质

本文采用分子动力学方法分别计算了SPC、SPC/E和TIP3P水的密度、自扩散系数等热力学性质。通过对径向分布函数的分析发现,三种模型水的g(r)没有明显的差异,且温度越低,径向分布函数的峰值越大,说明水分子的结构越明显,分子间的氢键越强,分子极性也越大。     

一种新型变形移动机器人腿部机构灵活性分析

机器人的灵活性是机器人运动学中比较重要的一个性能;本文利用几何构图法和数值分析方法对一种可变形多足移动机器人腿部机构的灵活性进行了分析研究;研究证明了可变形多足移动机器人腿部机构在平面内的灵活度;并通过计算空间自由度,对可变形移动机器人腿部机构在空间内的灵活性进行了初步研究;通过解算几何关系,给出仿真结果;最后依据灵活性分析结果对腿部机构的工作性能和逆解存在状况进行了分析研究。