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柔索驱动三自由度球面并联机构运动学与静力学研究

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机器人 2003年第3期25卷 198-200,204页

作者：张波战红春赵明扬刘红军单光坤中国科学院研究生院 100039 中国科学院沈阳自动化所机器人学重点实验室沈阳110016 沈阳工业大学沈阳110023

柔索驱动并联机器人采用柔索代替连杆作为机器人的驱动元件 ,它结合了并联结构和柔索驱动的优点 .文章提出了一种新型带有约束机构的并联柔索驱动机器人 ,采用四根柔索驱动 .由于约束机构的引入 ,机器人可实现在空间的三维转动 .介绍柔... 详细信息

柔索驱动并联机器人采用柔索代替连杆作为机器人的驱动元件 ,它结合了并联结构和柔索驱动的优点 .文章提出了一种新型带有约束机构的并联柔索驱动机器人 ,采用四根柔索驱动 .由于约束机构的引入 ,机器人可实现在空间的三维转动 .介绍柔索驱动并联机器人的机构构型 ,给出了位姿逆解 ,建立了静力平衡方程和运动学方程 ,讨论了柔索拉力的确定方法 .研究结果证明在加入了约束机构后 ,柔索机器人可以实现更多的运动形式。

关键词：并联机器人柔索驱动三自由度球面并联机构运动学静力学

柔索驱动的宇航员深蹲训练机器人力控与实验研究

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机器人 2017年第5期39卷 733-741页

作者：张立勋李来禄姜锡泽田文志宋达哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学工程训练中心黑龙江哈尔滨150001

为了消除或减轻载人航天中失重引起的宇航员空间适应性综合症并满足太空中宇航员体育锻炼的需要,利用自行开发的模块化柔索驱动单元搭建了深蹲训练机器人,并设计了其控制系统从而辅助宇航员在太空中开展深蹲训练.首先,分析了人体深蹲训... 详细信息

为了消除或减轻载人航天中失重引起的宇航员空间适应性综合症并满足太空中宇航员体育锻炼的需要,利用自行开发的模块化柔索驱动单元搭建了深蹲训练机器人,并设计了其控制系统从而辅助宇航员在太空中开展深蹲训练.首先,分析了人体深蹲训练机理,确定了机器人总体结构方案;其次,设计了机器人力伺服控制策略,包括柔索牵引力规划环节、横向力补偿环节及单柔索被动式力控制器的建立;最后,为了验证机器人训练效果,开展了单柔索力控制实验以及人机深蹲训练实验.单柔索力控实验中,多余力的抑制效果达到50%以上.在200 N下进行深蹲实验,系统加载力标准偏差为7.52 N,动态精度在90.2%以上.实验结果表明该机器人构型合理且占用空间小,控制系统稳定,加载精度较高,能够辅助宇航员在太空飞行中开展深蹲训练.

关键词：宇航员柔索驱动深蹲训练力伺服控制服务机器人

面向多关节训练的并联柔索驱动下肢康复机器人设计与分析

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机械工程学报 2024年第17期60卷 111-122页

作者：张禹泽赵竞夫赵振伟康荣杰戴建生宋智斌天津大学机械工程学院天津300354 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300354 天津大学现代机构学与机器人学中心天津300354 南方科技大学机器人研究院深圳518055 伦敦国王学院机器人学中心英国伦敦WC2R2LS

目前我国康复需求巨大,并呈现持续增长趋势,康复机器人是解决这一问题的重要手段。针对现有下肢康复机器人在人机交互、训练方式及经济性等方面的局限,提出了一种采用柔索机构的并联柔索驱动下肢康复机器人,通过四根并联分布的柔索实现... 详细信息

目前我国康复需求巨大,并呈现持续增长趋势,康复机器人是解决这一问题的重要手段。针对现有下肢康复机器人在人机交互、训练方式及经济性等方面的局限,提出了一种采用柔索机构的并联柔索驱动下肢康复机器人,通过四根并联分布的柔索实现对使用者下肢大范围被动训练运动。建立了该机器人的运动学、静力学模型,并对柔索驱动中的滑轮摩擦力进行了建模与辨识。针对使用者的每次使用所处位置不确定的问题,提出了一种无需借助外部设备的使用者位置自主辨识方法。基于位置辨识,该机器人对使用者康复训练参数进行适应性调整,以实现精确康复策略。搭建了实验平台,通过实验验证了使用者位置自主辨识的可行性,并探究了关节力矩以及受力的规律,检验了下肢康复机器人被动训练的准确性。

关键词：下肢康复柔索驱动位置辨识摩擦力柔性康复机器人

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可移动式柔索驱动下肢康复机器人设计及分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2019年第1期47卷 22-26,38页

作者：邹宇鹏王诺刘凯耿小虎中国石油大学(华东)机电工程学院

为了帮助下肢功能障碍患者开展康复训练,设计了一种可移动式柔索驱动下肢康复机器人.通过对小腿进行位姿控制和负载力控制,协助不同康复阶段的患者开展以任务为导向的被动、助力和主动模式的康复训练.在进行运动学建模、静力学建模及工... 详细信息

为了帮助下肢功能障碍患者开展康复训练,设计了一种可移动式柔索驱动下肢康复机器人.通过对小腿进行位姿控制和负载力控制,协助不同康复阶段的患者开展以任务为导向的被动、助力和主动模式的康复训练.在进行运动学建模、静力学建模及工作空间分析基础上,对机器人的构型进行分析和优化,并通过仿真验证了运动学模型的准确性.最后,使用基于2-范数的柔索拉力优化算法得出连续的柔索拉力.

关键词：下肢康复柔索驱动运动学分析工作空间构型优化

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多模式柔索驱动航天员训练机器人力控制

宇航学报 2015年第5期36卷 566-573页

作者：邹宇鹏张立勋李来禄哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001 中国石油大学(华东)机电工程学院青岛266580

为解决长期在失重环境下生活和工作的航天员的康复训练问题,针对现有的航天员训练设备功能单一、训练效果不理想的现状,研制了多模式柔索驱动航天员训练机器人。基于模块化、可重构的机器人构型,通过机器人模拟重力环境的负载特征,把相... 详细信息

为解决长期在失重环境下生活和工作的航天员的康复训练问题,针对现有的航天员训练设备功能单一、训练效果不理想的现状,研制了多模式柔索驱动航天员训练机器人。基于模块化、可重构的机器人构型,通过机器人模拟重力环境的负载特征,把相应的载荷施加到人体上,实现航天员在失重环境下进行跑步、卧推和负重深蹲等体育训练,帮助航天员减轻或者克服空间适应综合征带来的不利影响;在此基础上提出一种机器人双闭环力控制策略,人机跑步训练实验结果表明,本文研制的多模式航天员训练机器人构型合理,控制策略有效,可以辅助在失重环境下生活和工作的航天员开展体育训练。

关键词：航天员训练机器人柔索驱动被动式力伺服力控制

基于Grassmann线几何的平面柔索驱动并联机构奇异分析

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机械工程学报 2011年第19期47卷 1-7页

作者：张耀军张玉茹北京航空航天大学虚拟现实与系统国家重点实验室北京100191

柔索驱动并联机构奇异的本质是部分柔索作用在操作末端的力旋量失效,基于此,将柔索对操作末端的作用定义为线矢量,利用Grassmann线几何方法对这些线矢量之间的线性相关性进行判断,从而可以判定柔索驱动并联机构是否处于奇异的位形,并得... 详细信息

柔索驱动并联机构奇异的本质是部分柔索作用在操作末端的力旋量失效,基于此,将柔索对操作末端的作用定义为线矢量,利用Grassmann线几何方法对这些线矢量之间的线性相关性进行判断,从而可以判定柔索驱动并联机构是否处于奇异的位形,并得出平面柔索驱动机构在无奇异设计时必须要满足的几何条件。利用此线几何方法对几类机构的奇异进行判定,并根据平面无奇异的几何条件给出两种无奇异机构。对发生奇异的机构通过改变机构的尺寸或增加部分柔索等方法对机构进行改进,从而避免了机构的奇异。利用雅可比矩阵数值方法对机构改进前后的奇异性进行分析,结果表明改进后机构有效地消除了机构原有的奇异,也说明线几何方法分析柔索驱动并联机构奇异问题的适用性。

关键词：柔索驱动平面并联机构奇异分析线几何

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柔索驱动仿生机体弯曲动力学建模与仿真

高技术通讯 2017年第8期27卷 735-743页

作者：雷静桃蒋运旗吴启帆上海大学机电工程与自动化学院上海200072

基于四足生物躯体运动机理,提出一种柔索驱动的四足机器人仿生机体。它由前机体、后机体、仿生脊柱和柔索驱动组件组成,可实现仿生机体的侧向和上下俯仰弯曲。采用坐标变换法进行了该仿生机体的运动学分析;基于拉格朗日法和浮动坐标系... 详细信息

基于四足生物躯体运动机理,提出一种柔索驱动的四足机器人仿生机体。它由前机体、后机体、仿生脊柱和柔索驱动组件组成,可实现仿生机体的侧向和上下俯仰弯曲。采用坐标变换法进行了该仿生机体的运动学分析;基于拉格朗日法和浮动坐标系法进行了仿生机体动态弯曲的刚柔耦合动力学分析,确定了仿生机体弯曲所需柔索驱动力,对比分析了不同刚度机体的动态弯曲特性。基于虚拟样机技术进行了仿生机体弯曲仿真分析,验证了理论分析的正确性,为提高四足机器人在非结构化环境中的机动性的研究奠定了理论基础。

关键词：四足机器人柔索驱动仿生机体变刚度刚柔耦合动力学

3-DOF转动柔索驱动风洞机构正向运动学解析解

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南京航空航天大学学报 2009年第2期41卷 212-216页

作者：姚裕吴洪涛南京航空航天大学航空宇航学院南京210016 南京航空航天大学机电学院南京210016

运用3个罗德里格参数描述3-DOF转动柔索驱动风洞角度机构的旋转矩阵,基于并联机构的基本理论将机构的正向运动学用罗德里格参数表达为3个二次方程的解析形式。通过数学处理消除其中的两个变量,得到关于一个变量的八次正向运动学方程,求... 详细信息

运用3个罗德里格参数描述3-DOF转动柔索驱动风洞角度机构的旋转矩阵,基于并联机构的基本理论将机构的正向运动学用罗德里格参数表达为3个二次方程的解析形式。通过数学处理消除其中的两个变量,得到关于一个变量的八次正向运动学方程,求解出机构的八组解,最后应用反解算例验证正向运动学分析结果的正确性。研究结果表明,本文的研究方法对该类机构是有效的。

关键词：风洞柔索驱动角度机构罗德里格参数正向运动学解析解

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一种新型柔索驱动并联机器人的模型样机

东北大学学报（自然科学版） 2002年第10期23卷 988-991页

作者：刘杰宁柯军赵明扬东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110004 中国科学院沈阳自动化研究所辽宁沈阳110015

提出一种新型并联机器人机构 ,利用张紧柔索驱动该并联机器人·通过运动学和动力学分析、工作空间分析、轨迹规划、误差分析 ,设计并制作了模型样机本体、驱动与控制模块 ,开发了机器人语言 ,控制模型样机完成指定动作·实验结果表明 ,... 详细信息

提出一种新型并联机器人机构 ,利用张紧柔索驱动该并联机器人·通过运动学和动力学分析、工作空间分析、轨迹规划、误差分析 ,设计并制作了模型样机本体、驱动与控制模块 ,开发了机器人语言 ,控制模型样机完成指定动作·实验结果表明 ,这种新型并联机器人是可行的 ,适用于轻型机床等设备·该机器人在某一速度范围内工作时 ,会产生较明显的振动 ,并伴有噪声。

关键词：模型样机并联机器人柔索驱动机器人语言工作空间