检索结果-南通市图书馆

作者：刘冠勋西安工业大学

学位级别：硕士

科技飞速发展,各行各业的智能化程度快速推进,功能各异的机器人不断涌现。然而工业领域仍然存在大量完全依靠人力搬运的现象,针对这些因高强度负重作业和频繁搬运重物而易造成的人体损伤、安全性低、效率随时间增加明显降低等问题,本文... 详细信息

科技飞速发展,各行各业的智能化程度快速推进,功能各异的机器人不断涌现。然而工业领域仍然存在大量完全依靠人力搬运的现象,针对这些因高强度负重作业和频繁搬运重物而易造成的人体损伤、安全性低、效率随时间增加明显降低等问题,本文设计了一种搬运助力外骨骼机器人,该机器人是模仿生物学外骨骼而提出的一种新型机电一体化装置,使用多种技术融合,能根据穿戴者的意图协同动作,为其提供有效的助力和保护,完成搬运任务。穿戴式搬运助力外骨骼机器人主要研究内容包括上肢外骨骼和下肢外骨骼机械本体设计、控制系统硬件电路及控制策略设计,主要研究工作如下:首先,根据对于人体上肢的解剖学,对人体上肢肩部运动分析,构建出了人体肩关节简化模型,以此为基础,设计了一种两连杆串联式肩部运动自适应跟随机构和外骨骼系统整体机械结构,并对各个关节处进行了机械限位,防止设备出现故障对人造成伤害。建立了外骨骼人机交互数学模型,以此为基础对外骨骼的尺寸参数进行了初步优化,建立外骨骼的D-H坐标系,并进行了运动学仿真。通过人机蒙特卡洛运动空间比较法,寻找符合人体运动范围的外骨骼最小尺寸参数,完成轻量化设计,并对优化后结构进行校核,符合强度要求。接着,根据上肢系统进行动力学仿真结果和人体上肢运动参数,选择了满足需要的驱动器。提出了一种基于语音模块运动意图识别以及闭环力控制的外骨骼辅助策略,根据此控制策略,搭建了硬件电路,设计了嵌入式控制系统。通过按键电路设置所需辅助力的大小,将语音识别模块检测到的语音控制指令转化成电机驱动的触发条件,采用闭环力控制对电机进行控制。将检测到的人机交互力和预期值进行比较,确定电机扭矩增加值。保证外骨骼适时提供人体辅助的力量。最后,研制了穿戴式搬运助力外骨骼实物,简要介绍了其工作原理,对外骨骼设备进行了安装、调试,并搭建了系统实验平台。通过比较穿/未穿外骨骼情况下,搬运不同载荷,工作人员肩部三角肌中束肌电信号幅值和肩部位姿数据,对上肢外骨骼的助力功能和人机耦合效果进行了实验验证。实验结果显示,该外骨骼显著降低了人体搬运时肩部肌肉的发力,且运动灵活性高,可以有效跟随人体运动,有利于减轻搬运工作强度,提高生产效率。本文提出了一种全新的主动式上肢搬运助力外骨骼系统,从搬运生物力学分析出发,对外骨骼进行机械结构创新设计,搭建了外骨骼控制系统,并进行了实验评估,实验证明该外骨骼系统能对搬运者提供保护和助力。

关键词：搬运助力外骨骼结构设计运动分析控制策略

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腰部外骨骼机器人的搬运助力性能研究

腰部外骨骼机器人的搬运助力性能研究

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作者：赵春玉大连交通大学

学位级别：硕士

当前社会,存在着人口老龄化加剧、劳动力短缺与社会医疗资源不足等问题,外骨骼机器人可以给人提供额外的动力,有效增强人体的运动能力,一定程度上解决以上的问题,这让外骨骼机器人成为当前国内外学者研究的重要方向。在目前的很多职业中... 详细信息

当前社会,存在着人口老龄化加剧、劳动力短缺与社会医疗资源不足等问题,外骨骼机器人可以给人提供额外的动力,有效增强人体的运动能力,一定程度上解决以上的问题,这让外骨骼机器人成为当前国内外学者研究的重要方向。在目前的很多职业中,许多人需要进行高强度、高频次的搬运活动,如快递员、仓库工人、流水线工人,频繁的弯腰和过量的负载使他们的腰部承受极大的负担,容易患腰部肌肉骨骼疾病,穿戴腰部外骨骼对他们的搬运动作进行辅助,能够提高他们搬运的能力,降低工作中的风险,减少穿戴者患腰部肌肉骨骼疾病的概率。设计一种腰部外骨骼机器人,穿戴在人体的腰部,旨在提高人体搬运的能力,保护穿戴者的腰部肌肉和骨骼,提升搬运效能和工作效率。本文的主要内容如下:(1)人体搬运重物的运动特性。人体在搬运重物时,脊椎在矢状面进行55°～75°的屈曲和伸展运动,在水平面进行5°～7°的旋转运动,在冠状面进行20°的侧屈运动,运动特性的分析为腰部外骨骼机器人的结构设计和仿生控制提供理论依据。(2)腰部外骨骼机器人的结构设计。按照轻量化原则、人机工程原则、安全可靠性原则和应用性原则,采用主动式柔性腰部外骨骼机器人为设计方案,对照中国成年人的人体尺寸数据,进行腰部外骨骼机器人的结构设计,确定了腰部外骨骼机器人由气动人工肌肉驱动。(3)腰部外骨骼机器人的仿生控制。按照气动人工肌肉的运动特性,确定了腰部外骨骼机器人的控制策略,根据人体搬运重物的运动特征,将搬运过程划分为站立、弯腰、弯腰静止、起身、恢复站立,确定了腰部外骨骼机器人的控制过程,完成腰部外骨骼机器人的模糊PID控制设计。(4)腰部外骨骼机器人的建模与仿真。使用虚拟仿真软件建立腰部外骨骼机器人的人机穿戴模型,进行动态仿真,对比分析未穿戴腰部外骨骼机器人和穿戴腰部外骨骼机器人的腰部受力情况,研究腰部外骨骼机器人的助力性能,为腰部外骨骼机器人的优化改进提供依据。

关键词：腰部外骨骼机器人气动人工肌肉搬运助力仿生控制

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大型冲压件搬运助力外骨骼机器人设计

大型冲压件搬运助力外骨骼机器人设计

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作者：张景帅山东科技大学

学位级别：硕士

助力外骨骼机器人受到全世界机器人相关领域工作者的广泛关注和研究,它将人类“智力”与机器人“体力”完美结合,提高人体运动性和耐久性,在医疗康复、军事和工业等领域应用较广。目前,助力外骨骼机器人在下肢、上肢或单关节方面研究较... 详细信息

助力外骨骼机器人受到全世界机器人相关领域工作者的广泛关注和研究,它将人类“智力”与机器人“体力”完美结合,提高人体运动性和耐久性,在医疗康复、军事和工业等领域应用较广。目前,助力外骨骼机器人在下肢、上肢或单关节方面研究较多,且产品价格昂贵;全身助力外骨骼机器人大多是应用于医疗康复领域,驱动功率较低,难以满足重负载助力的需求。因此,研究一款结构灵活与助力性能强且价格合理的全身助力外骨骼机器人具有重要意义。本文通过分析人体结构和运动机理,结合搬运助力的设计目标,为提高人体上肢搬运负载能力和下肢行走稳定性以及减少体能消耗,提出一种全身搬运助力外骨骼机器人,从驱动、传感、控制以及电源系统等方面对其进行总体方案设计。从仿生学等多种设计角度综合考虑外骨骼结构,利用Creo建立了全身搬运助力外骨骼的三维实体装配模型,包括背部架体、上肢部件、外骨骼腰部、下肢部件等,并对关键零部件进行了有限元分析与优化,确保其强度和刚度的前提下轻量化。根据外骨骼机械结构和搬运过程的分析,选取搬起、放下和运送等不同位姿,分别采用D-H法和拉格朗日法对全身搬运助力外骨骼进行了运动学动力学分析,并利用Adams进行了仿真分析。通过分析穿戴者与外骨骼认知交互关系,确定了人机交互系统方案,根据此方案分别设计了运动信息采集系统和运动意图识别系统,运动意图识别系统分别对下肢行走和上肢搬运两种状况进行分析,下肢行走分析利用实验室第一代下肢助力外骨骼机器人BP神经网络运动模式识别系统判断穿戴者下肢运动意图,上肢搬运分析采用独立关节的PD控制识别,并进行Adams和MATLAB的交互式联合仿真,能有效提高外骨骼的运动性能,并缩短样机研发时间,为外骨骼机器人样机实验提供理论依据。研制了全身搬运助力外骨骼样机,搭建实验平台,对其响应速度和助力性能进行了实验验证。

关键词：外骨骼机器人搬运助力结构设计有限元分析运动学动力学人机交互系统

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气动自平衡式搬运助力机器人的开发

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中国新通信 2018年第24期20卷 76-77页

作者：王凯亮蔡宝龙华栋崔佩仪广东电网有限责任公司东莞供电局国机智能科技有限公司

本文的研究内容为明确机器人设计的构想,通过制作机器人实验样机,并使用实验样机进行设计开发实验,进而提高气动自平衡式搬运助力机器人的开发水平。希望本文的研究能对相关研究工作者有所启发。

关键词：气动自平衡式搬运助力设计开发实验

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气动自平衡式可穿戴搬运助力机器人的开发

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机械制造与自动化 2017年第1期46卷 153-155页

作者：吴海帆张宪周桢王营郑伟昌大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024

开发了一种新型的气动自平衡式可穿戴搬运助力机器人。机器人采用了重物自平衡机构,使气缸的支持力与重物能在任意位置维持力平衡,人只需要很小的力就能操纵所搬运的重物沿任意方向自由移动。该机器人具有结构轻便、控制系统简单、穿戴... 详细信息

开发了一种新型的气动自平衡式可穿戴搬运助力机器人。机器人采用了重物自平衡机构,使气缸的支持力与重物能在任意位置维持力平衡,人只需要很小的力就能操纵所搬运的重物沿任意方向自由移动。该机器人具有结构轻便、控制系统简单、穿戴方便、助力大、便于操控的特点。为了验证机器人的原理,制作出了机器人样机,并进行了不同载荷条件下的搬运实验。实验结果证明了该设计具有可行性和实用性。

关键词：气动可穿戴机器人平衡机构搬运助力

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