外骨骼机器人设计及其机械结构的有限元分析

为了提高士兵的承载能力,降低在运动过程中的能量损耗,设计了一种液压驱动的可穿戴外骨骼机器人,该外骨骼机器人下肢具有12个自由度。根据外骨骼机器人的功能和工作原理,分析了外骨骼机器人的关键部位,并设计了外骨骼机器人的各部分的尺寸。利用有限元软件ANSYS对外骨骼机器人进行建模,对下外骨骼机器人进行有限元静力学仿真,并对大腿部位进行瞬态动力学仿真。通过仿真研究分析,验证了机构设计的合理性,对外骨骼机器人的进一步研究提供了参考。     

液压外骨骼机器人油箱结构优化

为满足液压外骨骼机器人长时间工作运行的使用要求,在对油箱散热原理进行分析的基础上,提出4种新型油箱结构。采用CFD数值模拟方法,对油液在油箱中的传热特性和流动特性进行了仿真计算,得到散热效率最优的油箱结构,为液压外骨骼机器人油箱结构优化设计提供了参考。     

外骨骼关节驱动神经网络滑模力控制研究

针对外骨骼机器人液压关节驱动系统具有非线性、不确定参数等特性,导致模型建立困难以及负重时具有不确定冲击扰动的问题,基于电液伺服系统特性,建立以弹性负载为外负载的数学模型。为减小负重时冲击扰动项对力控制的影响,引入径向基（RBF）神经网络对干扰项进行补偿,设计一种基于RBF神经网络的滑模力控制策略。通过系统特性进一步验证模型可行性,并进行仿真试验对比。结果表明：与PID控制相比,所设计的控制策略响应时间更短,跟踪误差缩小70.5%;变负载工况下,所设计的控制策略具有更好的跟随能力、更强的鲁棒性能,可以满足外骨骼机器人关节驱动的力控制要求。平台试验进一步验证了仿真结果的有效性与正确性。     

下肢外骨骼机器人设计及实验研究

为实现下肢残障者的运动康复,设计液压驱动的下肢外骨骼机器人机构。针对下肢外骨骼的运动跟随需求,提出一种滑模控制器,并进行了控制仿真模拟。仿真结果表明：外骨骼采用该控制算法能较好地实现位置跟踪。基于dSPACE硬件在环实时仿真系统搭建了下肢外骨骼系统,进行了空摆实验、被动跟随实验及主动跟随实验。实验结果表明：设计的下肢助力外骨骼机器人能够为穿戴者提供助力,外骨骼样机的整体稳定性较好,对穿戴者具有良好的跟踪性能与快速响应性。     

行走助力机器人的运动学计算和液压系统分析

通过对人体行走方式和姿态的分析研究,确定了行走助力机器人髋部、膝部、踝部3个关节的尺寸及动力驱动类型,并完成机器人的结构装配;设计驱动液压系统的原理图,对驱动系统中液压缸的动作进行算法优化,并采用拉格朗日算法完成机器人的运动学分析;使用Virtual.Lab Motion与AMESim进行机液联合仿真,将仿真结果与计算所得曲线进行对比,证明了运动学分析的正确性和液压驱动系统的可行性。     

穿戴式康复训练机器人液压系统故障分析

基于穿戴式康复训练机器人液压系统非线性特点以及故障形式的多样性,为了真实反映穿戴式康复训练机器人的液压系统运行的稳定性,对液压驱动系统的故障机制进行分析,并对非线性液压系统的故障进行了研究。提出了通过AMESim、ADAMS与MATLAB联合来对液压驱动系统的故障信号进行仿真,将获得的相应的故障响应曲线与正常工作响应曲线作对比,确定了液压驱动系统的故障类型并对其进行诊断改善,旨在进一步提高康复训练机器人驱动系统运行的稳定性。     

下肢外骨骼电液伺服控制系统的设计与仿真

根据已设计出的下肢外骨骼模型以及由公式推出的外骨骼运动特性,设计液压缸的负载轨迹情况;对液压控制系统进行静态特性和动态特性分析,确定出液压系统的参数;通过用Simulink仿真对P控制、PI控制、PID控制3种方法进行比较,最终确定利用PID控制方法驱动下肢外骨骼运动。     

基于MATLAB的负重外骨骼多目标优化

简述一种液压驱动型可穿戴式负重外骨骼的整体结构设计;建立多目标优化模型,以膝关节液压缸受力最小和质量最小为目标,运用多目标优化方法中的线性加权和法对其进行优化处理,化多目标优化问题为单目标优化问题;分别利用MATLAB中的fmincon函数和遗传算法对该模型进行优化,使得液压缸的受力值和质量都大大降低,为负重外骨骼驱动系统节约了能耗,延长了使用寿命。     

基于滑模PID控制的下肢康复外骨骼控制研究

为增强外骨骼机器人在医疗方面的康复效果,通过研究人体运动机理及人体各关节运动数据,设计了一款基于液压控制的下肢外骨骼机器人。首先,通过建立外骨骼动力学模型,基于拉格朗日法求出髋关节、膝关节处的驱动力矩,建立了髋关节、膝关节的动力学方程;针对动力学模型在实际计算过程中存在着误差及摩檫等因素影响,提出了一种PID和滑模控制相结合的控制算法;运用Matlab软件进行了模拟仿真实验,仿真结果表明,该控制系统能够使外骨骼机械腿达到良好的跟随效果;最后搭建样机实验平台,验证了控制算法的有效性,能够满足患者进行主动康复训练的需求。     

液压挖掘机电液驱动系统的数学模型研究及参数估计

液压挖掘机是一种机电液相结合的复杂工程机械，随着社会的不断进步，工程机械的机器人化已是大势所趋，但其液压系统的动态特性是强非线性的，难于实现对其精确控制。因此对其电液驱动模型进行系统研究，尤其是对非对称单杆液压油缸驱动机构研究是至关重要的。本文对挖掘机器人的液压驱动系统进行了详细的研究，并利用空间状态方程建立其数学模型，为非对称单杆液压油缸控制系统的控制策略选择和控制器设计提供了理论基础。     

基于AMEsim-Simulink联合仿真的风帆液压控制

针对风帆驱动控制系统提出了差动缸液压控制方案,利用AMEsim软件建立液压系统仿真模型,再结合Simulink软件在控制系统设计方面的优势,对风帆驱动系统进行联合仿真研究。通过联合仿真比对了常规阀控非对称缸与本文作者提出的差动缸控制系统,验证了本文作者提出的差动缸控制风帆系统的优越性。分析了某一定常力负载下的阶跃动态响应及风帆所受实际变化负载力状态下的跟踪角度曲线,仿真表明该控制方案对风帆驱动控制的有效性和可靠性,可为风帆助航船风帆控制提供技术支持。     

基于AMESim液压仿真平台的双联轴向柱塞泵液压系统分析及试验研究

以挖掘机用九柱塞双联轴向柱塞泵为模型,利用AMESim液压仿真平台对泵的液压系统进行仿真分析,得到液压泵的压力、流量和效率等变量特性.根据双联泵系统特性,搭建双联泵液压系统仿真模型,分析不同负载信号下的上述各项变量特性.通过搭建的试验台进行试验验证,分析测试结果.结合仿真结果,对液压系统作出较完善仿真分析,为该泵的进一...     

纯水液压人工肌肉驱动系统的动态特性研究

将液压仿生人工肌肉系统作为一种液压传动控制系统,同时将液压仿生人工肌肉视为变截面积液压缸,在液压缸动态特性方程的基础上推导出描述液压仿生人工肌肉驱动系统动态特性的非线性数学模型,并用计算机仿真分析该系统的动态工作特性,为该系统动态特性的实验研究奠定基础。     

装甲车辆液压驱动风扇系统动态特性影响因素分析

针对装甲车辆冷却系统功率大,对风扇转速控制要求高与节能的需求,阐述了装甲车辆液压驱动风扇系统的基本组成与原理,并建立了系统数学模型。通过对风扇系统马达排量、总工作容积等不同性能参数进行仿真分析,得出各性能参数对液压驱动风扇系统动态特性的影响规律,为系统优化设计提供理论指导。     

山地收割机液压驱动系统仿真分析

为解决收割机在山区行走作业时适应性问题，设计出一套基于负载敏感原理的山地收割机液压驱动系统，在分析液压驱动系统工作原理的基础上，基于AMESim搭建驱动系统的仿真模型。仿真分析了该驱动系统在变负载启动、匀速、制动以及转向和爬坡工况下的动态特性。仿真结果表明:山地收割机驱动回路能够按照工况要求实现指定动作，抗干扰能力强，操控性强;且在该系统中液压马达的转速大小取决于多路阀开口的大小，与外界负载无关，更利于实现速度及速度同步控制。研究结果表明:所设计的基于负载敏感原理的山地收割机液压驱动系统能实现工作需求。     

6自由度液压机器人的自抗扰控制

为提高6自由度液压机器人电液驱动系统的控制性能,针对电液位置伺服系统的非线性和不确定性,建立了6自由度液压机器人后臂电液位置伺服系统的数学模型,提出了3阶自抗扰控制方案,通过对系统内扰和外扰进行估计和补偿,实现对位置的控制。仿真结果表明,所设计的自抗扰控制器不仅能满足系统对快速性和准确性的要求,而且还能有效抑制负载突变或未知扰动对系统性能的影响,与传统PID控制相比,其具有更强地鲁棒性和抗扰动能力,能满足6自由度液压机器人控制系统动态性能的基本要求。     

基于FluidSIM-H的剪板机液压系统设计及控制

利用FluidSIM-H软件对液压剪板机的油路及PLC控制进行了设计和仿真,并在PLC控制的液压实验台上进行了模拟实验。通过仿真和实验,验证了所设计系统的可行性。采用这种方法可让设计人员预先了解回路的动态特性,从而正确地估计回路实际运行时的工作状态,为系统的设计、分析、研究及优化方案提供支持。