一种仿生四足机器人腿部机构的运动学分析与验证

提出了一种用于仿生四足机器人的新型串并混联腿部机构。首先介绍了四足机器人的结构组成,然后基于矢量分析法推导了该串并混联腿部机构的运动学正解与反解方程,并采用蒙特卡洛法求解了机器人腿部机构的工作空间,求出腿机构的速度雅克比矩阵。最后引入基于零冲击原则的足端轨迹,采用Adams软件对机器人单腿模型进行了虚拟样机仿真。仿真结果表明：各驱动电缸的速度变化曲线与理论计算结果一致,误差在±1×10-3m/s范围内,验证了机器人运动学模型的正确性,间接验证了机器人位置方程和工作空间求解的正确性,为腿部机构的静力学分析和动力学分析及整机结构优化奠定了基础。     

基于ADAMS的5-P4R并联机器人运动学分析及仿真

对一种改进后的三自由度5-P4R并联打磨机器人进行运动学分析,并采用CAE软件ADAMS进行运动学仿真。运用螺旋理论分析并联机器人的自由度,通过D-H法建立机构运动学方程并求取运动学逆解,运用CAD软件Solidworks建立并联机器人虚拟样机后导入CAE软件ADAMS环境中,对虚拟样机添加约束条件和驱动函数进行正向和逆向运动学仿真,验证了改进结构的可行性和稳定性。     

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的腿部机构进行了运动学分析。建立机器人整机仿真模型,基于Adams软件,采用对角小跑步态进行了典型地面环境的行走仿真分析。在此基础上搭建一台样机,在实际路面上进行适应性行走测试,验证了该构型的可行性,同时证实了最简八连杆机构数学参数少和分层简单的优点。     

基于Adams和Matlab的机器人手臂运动控制联合仿真研究

为了提高机器人手臂设计的效率,缩短研发周期,首先在三维设计软件Solidworks中设计出六自由度串联机械手臂的三维模型,再将该模型导入到运动学和动力学分析软件Adams中进行运动学分析,验证虚拟样机模型约束的正确性。该虚拟样机通过Adams/Controls接口模块将虚拟样机导入Matlab软件,通过Matlab/Simulink模块搭建控制系统,导入的虚拟样机作为联合仿真控制系统的机械系统部分。采用基于计算力矩法的系统控制律动态控制关节的力矩,仿真结果显示,机器人手臂关节具有良好的动态响应和准确的轨迹跟踪能力,为实物样机的设计开发提供了有效的参考。     

基于Pro/E和ADAMS的并联机构设计与仿真

根据并联机器人机构结构综合理论,以单开链支路为单元,提出了一种能实现一维转动和一维移动的两自由度平面型并联机构。该机构由两条主动支链为P⊥R//R,一条辅助支链为P⊥R组成。对该并联机构进行结构和位置分析,求出其运动学正反解。采用Pro/E软件对其进行三维实体建模,利用mech/pro设置各运动副约束并导入Adams仿真软件。借助于Adams软件进行动态仿真,验证理论推导的正确性。机构的运动学模拟仿真为该机构作进一步的动力学及优化设计研究打下基础,并为系统控制提供了理论依据。     

基于Adams的六足直立式步行机器人运动仿真分析

分析了一种以双电机为驱动力、以曲柄连杆机构为传动系统的六足直立式步行机器人的工作原理。首先,利用矢量解析法对步行腿机构建立相应运动数学模型并分析;再利用虚拟样机分析软件Adams对单侧步行腿机构进行运动轨迹建模仿真分析;最后,搭建实物样机验证了工作原理、方案设计、虚拟仿真结果的正确性和可行性。结果表明,步行腿机构的运动特性能够满足六足直立式步行机构的工作要求,设计方案可行,可为下一步的动力学分析和优化设计提供理论基础。     

空间桁架用双臂手移动机器人设计与仿真分析

面向于桥梁、体育场馆建筑、塔类基础设施以及宇航领域空间桁架结构检测和维护作业的自动化，提出一种可在空间桁架内自由穿行的双臂手移动机器人，通过方案分析与对比确定了该机器人移动方式及机构方案为：双臂手交替抓取移动、6-D．O．F关节型串联机构；进而进行了机器人实际结构设计及其虚拟样机设计；并推导出了逆运动学解；最后，利用Adams软件进行了在桁架内穿行移动运动仿真，由得到的各关节驱动力矩曲线、数据验证了该机器人设计的正确性和移动能力。     

新型八足步行仿生机器人的研制

设计了一种新型的八足步行仿生机器人的机械结构,并建立腿部运动学方程。基于虚拟样机技术对该仿生机器人进行了腿部机构优化设计以及机器人爬坡能力、通过非平整路面能力、转弯步态规划等功能仿真分析。仿真结果表明,该仿生机器人机构具有控制简单、运动灵活、爬坡能力良好、转弯半径小等特点。最后研制出了该机器人小型实物样机,通过实物样机测试验证了其诸多优良性能。     

一种新型装载机构的设计仿真及理论分析

装载机构是工程领域一种比较常见的施工机械,因此研究装载机构具有实际的意义。本文利用可控连杆原理设计了一种新型简易装载机构并对其进行理论分析。根据装载机构设计工作要求用Solidworks设计出装载机构的三维模型,利用Adams仿真软件建立虚拟样机模型,对机构进行运动学仿真,完成举升和卸料的等作业动作,为装载机构提供了一定的研究基础。     

重型压力容器马鞍形焊缝焊接机器人设计分析

设计和研究了一种适用于重型压力容器马鞍形焊缝焊接机器人。利用几何方法建立了马鞍形焊缝数学模型,为焊接机器人机构设计与运动学仿真提供了理论依据。介绍了焊接机器人本体机构组成与工作原理,并对机器人本体机构进行了设计。利用Solidworks软件建立焊接机器人虚拟样机,并将其导入Adams软件进行运动学仿真。对优化后的焊接机器人进行焊接试验,试验结果表明焊接机器人焊接质量稳定,能够满足重型压力容器马鞍形焊缝焊接作业要求。     

一种新型的多足仿生机器人的机构设计与研究

提出一种新型的多足仿生机器人的运动机构,该机构具有运动灵活,自由度少的特点.利用D-H矩阵对该机构基本运动单元的运动学进行了理论分析,给出了运动学方程.基于虚拟样机技术对该运动学方程进行了仿真验证,结果表明运动学方程是正确的.建立了这种新型的多足仿生机器人的虚拟样机,并对其进行了虚拟样机的仿真研究.制作出了简易的一对足的实物试验机构.     

基于Adams与Matlab/Simulink的水下自航行器协同仿真

针对传统水下自航行器(Autonomous underwater vehicle, AUV)仿真中图形界面、实时性和动力学性能难以兼顾的问题,提出利用虚拟样机分析软件Adams和控制仿真软件Matlab/Simulink联合建立AUV虚拟样机系统的方法。在分析虚拟样机系统运动学、动力学和水动力数学模型的基础上,给出虚拟样机物理模型及控制模型的建立过程,并利用该虚拟样机系统对设计的AUV空间动态定位控制算法进行基于动力学基础的仿真分析。仿真试验的过程及结果表明,该虚拟样机系统具备智能控制与动态控制交互仿真演示和功能验证的能力,可为AUV图形仿真研究提供一种新的解决思路,对研究水下自航行器的操纵与控制有重要的现实意义。     

基于Adams的双轴柔性冷弯成型机运动学分析

文中结合CAD软件Pro/E和动力学仿真软件Adams,建立了双轴柔性冷弯成型机的虚拟样机模型,对柔性成型机在成型过程中的运动情况进行仿真,得出该机构的运动学参数,对设计方案进行验证,为设计人员提供进一步的理论设计依据,为物理样机的研制提供技术支持。     

四足机器人的腿部拓扑结构研究及其动力学仿真

对一种四足机器人的腿部机构设计方法进行探究。简析哺乳动物腿部关节分布,确立了四足机器人拓扑结构与自由度数目,用拉格朗日方程对其动力学简略推导,并建立虚拟样机。借助ADAMS动力学仿真软件,验证四足机器人虚拟样机在起立过程和对角步态的动力学规律。     

基于ADAMS的新型仿人脚形爬梯轮椅的多体动力学仿真研究

基于设计的一款仿人脚形新型爬梯轮椅,利用大型工程软件Adams,对简化的轮椅建立了多体动力学模型,并进行了虚拟样机的仿真分析研究。利用Adams中IF函数和AZ函数对轮椅前后轮处施加了旋转副,并对改变驱动电机型号和改变机械脚结构参数的轮椅动力学模型进行了多次仿真实验,结论对比了爬梯机构的运动学特性,着重分析了爬梯上升过程运动的平稳性,对合理选择驱动电机型号和机械脚参数提供了依据,为类似机构运动的参数优化提供了理论基础。     

一种双足机器人步态规划和运动仿真的研究

通过对人类行走步态的研究,结合双足机器人实际结构,规划机器人行走时的基本姿态及重心轨迹,建立运动学模型,根据规划的行走姿态及轨迹建立运动学方程。应用三维建模软件UG建立双足机器人的简化模型,导入仿真软件ADAMS中生成虚拟样机模型,并通过在Matlab中得到机器人行走的关节运动轨迹对虚拟样机模型进行控制,经仿真后,利用该虚拟样机模型对机器人行走步态进行运动学及动力学分析。应用虚拟样机方法,验证了步态规划的有效性。     

模块化双足机器人运动学模型研究

利用模块化机器人组件,搭建出具有多个自由度的双足机器人本体模型,基于该模型,利用D-H法则分别建立双足机器人手臂和腿部的运动学模型,推导机器人躯干到手臂及腿部末端的正解矩阵。为验证该模型,计算并验证了初始位姿正解矩阵的正确性,同时依据该本体模型构件虚拟三维模型,利用ADAMS软件对运动学模型进行了仿真验证实验。该运动学模型,可以作为依据于该双足机器人的其他运动学、动力学仿真和分析的基础,也可以作为同类型机器人运动学建模的参考。     

3PSS并联机构的运动轨迹规划与仿真

在对3PSS并联机构进行结构分析的基础上，应用并联机构的逆向运动学分析理论，对3PSS并联机构的动平台的运动轨迹规划进行了分析研究。给出了3PSS并联机构的位移反解计算公式，由此确定了动平台按预期轨迹运动时应在原动件滑块上施加的运动规律。最后，采用虚拟样机技术，创建了3PSS并联机构的虚拟样机模型，通过虚拟样机仿真对所规划的运动轨迹进行了验证。     

单自由度八杆起背机构的设计与研究

为提高可分离式护理床椅的舒适性与稳定性，设计了一种新型单自由度八杆起背机构。首先，结合人机工程学，以背部滑移量及滑移速度为参数，验证了腰背结合型背板相比传统单板型背板的起背运动更加符合舒适性的要求；其次，建立起背机构的运动学模型，并基于Adams软件对机构进行参数化建模，分析了各部件对起背过程中背板最大角加速度变化的灵敏度，以背板角加速度最大值最小为目标对机构关键尺寸进行了优化；然后，根据优化结果，应用SolidWorks建立机构的三维模型，并使用Adams与Workbench联合仿真，验证了机构的强度合理性；最后，制作实物样机，验证了机构的可行性。     

踝关节康复机构的结构设计与训练规划

为了保证踝关节康复训练的效果和安全性，设计了一种基于3-UPRU/S并联构型的踝关节康复机构及其脚部固定与快放组件，并对其运动性能与训练规划进行了研究。考虑到踝关节生理回转中心与机构转动中心不重合的影响，应用Adams软件建立了康复机构的脚踝虚拟模型，并利用角速度规划的方法对S型与T型角速度曲线进行优化，得到了一种更优的训练规划；通过逆运动学仿真，得到机构各促动器的位移数据，并使用样条拟合确定了各促动器的驱动函数；通过原理样机试验，进行了实际工作角度与训练规划的验证。结果表明，优化后该康复机构1个周期内增加了约12%的匀速训练时间，并减少了约47%的角速度波动；该训练规划能够提高踝关节康复的效果以及安全性。