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机器人假肢功能设计与分析

殷慧

  本论文对机器人假肢的结构设计方面进行研究并进行论述。根据假肢的功能要求对其工作空间和结构进行了初步的确定,并完成了整体的选型设计,为了满足残肢者的基本生活需要,将假肢手臂设计成具有6个自由度的结构,使结构设计满足了工作空间的要求,并符合结构尺寸紧凑的条件。。 简要介绍了机器人假肢的整体结构、各个关节的运动以及驱动方式。根据机器人假肢运动过程中产生的重力矩和直线电机所能产生的最大推力等的要求,对机器人假肢肩部气动杆和直线电机的位置和尺寸建立了优化设计数学模型。用外罚函数法求得各变量在约束条件范围内的最优解,并将优化结果带入仿真程序,得出仿真图形。 介绍了机器人假肢各连杆的结构组成,各旋转关节的角度范围等参数。针对机器人假肢的结构形式,用D-H坐标变换法,建立了机器人假肢各连杆坐标系,表示出各连杆参数。应用各齐次变换方程连乘的方法求出运动学方程,在此基础上求出机器人手臂运动控制的雅可比矩阵,用蒙特卡洛法代入MATLAB仿真程序分析了机器人假肢的有效工作空间。用代数法对机器人假肢的运动学逆解进行分析。 用SolidWorks对机器人假肢进行虚拟样机模型的建立。首先对假肢的各个零部件进行实体造型和虚拟装配,在此基础上对其工作情况进行仿真,得出肩部关节和肘部关节在转动过程中假肢所产生的重力矩最大值,为肩部和肘部气动杆的选择提供了依据。……   
[关键词]:机器人假肢;优化设计;运动学;虚拟样机
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东科技大学2010年
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