关键词：机械肢体;;平衡性;;动力学;;ADAMS
摘 要：仿灵长类动物机械肢体是仿生机器人中重要组成部分,它涉及仿生学、机器人学、人机工程学、计算机学、自动化、机械学等领域,是目前国内外高校、科研机构研究的热点问题。本课题主要针对老年人运动过程中需要辅助装置的应用需求,对仿灵长类动物机械肢体进行结构设计、机械肢体的平衡性分析、动力学模型建立和仿真分析,并对机械肢体进行运动仿真分析。首先对灵长类动物运动机理进行分析,分析其运动特点。然后根据仿灵长类动物机械肢体设计目的和功能,结合3D打印技术以及机械肢体实际运动需求,设计机械肢体结构,使其结构能够满足运动要求。结合设计的仿灵长类动物机械肢体结构,建立机械肢体辅助使用者的静态和动态平衡性分析模型,得到静态和动态模型下机械肢体与地面形成的多边形面积变化情况。对动态平衡性分析模型建立两种不同的步态模式,分析两种不同模式下的多边形面积变化,得出机械肢体最优步态模式。基于牛顿—欧拉法建立机械肢体动力学方程,简化机械肢体结构求解动力学方程。通过MATLAB/Simulink进行机械肢体辅助使用者下肢运动的动力学仿真分析,得出各关节力矩大小,验证电机理论计算的正确性。根据机械肢体的结构,利用ADAMS软件对其进行运动仿真分析,分析了机械肢体辅助使用者下肢运动时的轨迹。同时对机械肢体辅助使用者的整个运动过程中极限位置进行分析,给出极限位置时两种运动方式,避免在极限位置运动时机械肢体结构产生破坏。通过上述工作分析,对仿灵长类动物机械肢体的可行性和有效性进行了验证,为今后样机制作和稳定性控制研究提供了理论基础。
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