基于ANSYS和ADAMS空间四连杆引纬机构的柔性动力学仿真 被引量：33

1

作者 张雷 余克龙 +1 位作者 陈少钟 张吉峰 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期116-120,共5页

针对空间四连杆引纬机构的引纬要求,用PROE建立该机构的三维实体模型,生成空间四连杆引纬机构的刚体模型,并选取叉形架作为柔性体,用ANSYS划分网格,生成中性文件,然后导入ADAMS中替换刚性叉形架进行柔性动力学联合仿真,最后将仿真生成... 针对空间四连杆引纬机构的引纬要求,用PROE建立该机构的三维实体模型,生成空间四连杆引纬机构的刚体模型,并选取叉形架作为柔性体,用ANSYS划分网格,生成中性文件,然后导入ADAMS中替换刚性叉形架进行柔性动力学联合仿真,最后将仿真生成的载荷文件添加到ANSYS叉形架中,对其进行应力分析。与刚性动力学仿真数据相比,柔性动力学仿真的位移和速度曲线平滑度好,但加速度曲线局部有波动。对叉形架进行的有限元应力分析显示3个连接点处应力最大。此研究结果可为引纬机构后续的优化设计提供参考。 展开更多

关键词 剑杆织机 空间四连杆 引纬机构 柔性动力学 ANSYS-ADAMS联合仿真

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基于刚柔耦合模型的弧面分度凸轮机构动力学分析 被引量：16

2

作者 张兴钰 葛正浩 +1 位作者 李成平 张双琳 《机械传动》 CSCD 北大核心 2016年第1期136-139,共4页

针对弧面凸轮分度机构,在综合考虑弹性变形、弯曲和扭转因素的影响条件下,结合刚柔耦合动力学系统理论知识,利用Pro/E、ADAMS、ANSYS建立了弧面分度凸轮机构的刚柔耦合模型,并对模型进行了仿真分析,详细说明了转速、负载等对机构动态性... 针对弧面凸轮分度机构,在综合考虑弹性变形、弯曲和扭转因素的影响条件下,结合刚柔耦合动力学系统理论知识,利用Pro/E、ADAMS、ANSYS建立了弧面分度凸轮机构的刚柔耦合模型,并对模型进行了仿真分析,详细说明了转速、负载等对机构动态性能的影响。 展开更多

关键词 弧面分度凸轮机构 刚柔耦合 动力学分析 ADAMS

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基于ANSYS Workbench的固晶臂机构柔性动力学分析 被引量：13

3

作者 全大鹏 李建勇 +1 位作者 王恒 马丽梅 《机电工程》 CAS 2012年第10期1146-1149,共4页

针对固晶机设备对固晶机构的高速、高稳定性要求,基于采用曲柄摇杆结构的固晶机构的三维实体模型,以ANSYSWorkbench有限元分析软件为基础,利用ANSYS Workbench-ADAMS联合仿真及ANSYS Workbench的静力、动力学仿真模块这两种柔性动力学... 针对固晶机设备对固晶机构的高速、高稳定性要求,基于采用曲柄摇杆结构的固晶机构的三维实体模型,以ANSYSWorkbench有限元分析软件为基础,利用ANSYS Workbench-ADAMS联合仿真及ANSYS Workbench的静力、动力学仿真模块这两种柔性动力学分析方法,对固晶臂机构末端工作位置的运动、动力学特性进行了仿真分析。研究结果表明,ANSYS Workbench模块仿真方法与Workbench-ADAMS联合仿真相比,仿真结果具有一致性,但其仿真过程相对简单,便于操作;其仿真结果可为固晶机构后续的设计优化提供依据。 展开更多

关键词 固晶机 四连杆机构 有限元分析 柔性动力学分析 ANSYS WORKBENCH ADAMS

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基于ADAMS刚柔耦合模型的塔式起重机起重臂疲劳寿命分析 被引量：12

4

作者 卢宁 韩崇瑞 《机电工程》 CAS 北大核心 2021年第8期1003-1009,共7页

为了确保塔式起重机的施工安全,延长塔式起重机的使用寿命,对塔式起重机起重臂的疲劳寿命进行了评估研究。首先,以某型号塔式起重机为研究对象,利用SolidWorks进行了三维建模,分析了该塔式起重机的典型工况,采用基于Workbench的塔式起... 为了确保塔式起重机的施工安全,延长塔式起重机的使用寿命,对塔式起重机起重臂的疲劳寿命进行了评估研究。首先,以某型号塔式起重机为研究对象,利用SolidWorks进行了三维建模,分析了该塔式起重机的典型工况,采用基于Workbench的塔式起重机静力学分析结果,确定了塔式起重机的应力最大位置;然后,用ANSYS APDL联合ADAMS进行了刚柔耦合动力学仿真,得到了该工况下工作循环的载荷谱;最后,利用NCODE Design Life的“疲劳五框图”对该工况下的塔式起重机进行了疲劳分析。研究结果表明:最易发生疲劳失效的位置在第6节起重臂上弦杆与外连杆的连接位置附近;可得到该工况下塔式起重机起重臂每次循环损伤的最大值为3.598×10^(-6),最小循环次数为2.799×10^(5),满足塔式起重机设计要求,为在役塔式起重机的疲劳寿命评估和塔式起重机的设计提供参考价值,可作为对塔式起重机进行维修和更换零件的依据。 展开更多

关键词 刚柔耦合 疲劳寿命 塔式起重机 S-N曲线 动力学分析

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内燃机多连杆机构的多体动力学分析 被引量：5

5

作者 林建生 王姗 +1 位作者 张宝欢 张霖 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期640-643,共4页

对提出的一种多连杆机构内燃机,采用Pro/E 3D软件进行实体建模,运用机械系统动态仿真程序ADAMS和有限元分析软件ANSYS相结合,分别采用柔性体和刚性体两种不同方法对主要杆件进行了多体动力学仿真与对比分析.结果表明,较之刚性体的分析方... 对提出的一种多连杆机构内燃机,采用Pro/E 3D软件进行实体建模,运用机械系统动态仿真程序ADAMS和有限元分析软件ANSYS相结合,分别采用柔性体和刚性体两种不同方法对主要杆件进行了多体动力学仿真与对比分析.结果表明,较之刚性体的分析方法,柔性体方法能够获得更准确的仿真分析结果,可以更精确地了解杆件在实际运动过程中的动力学参数和动态行为,从而获得更接近于实际的有限元分析受力边界条件,提高系统仿真精度. 展开更多

关键词 柔性体 刚性体 动力学分析 有限元

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钻机二层台排送管机械手刚柔耦合动力学仿真分析 被引量：6

6

作者 胡送桥 唐清亮 +1 位作者 陈明凯 祝克强 《石油矿场机械》 2017年第1期34-37,共4页

运用仿真软件Hypermesh及ADAMS建立钻机二层台排送管机械手刚柔耦合模型,模拟机械手夹持管具从收缩状态到井口中心位置的送管过程。对比分析机械手臂架纯刚体、刚柔耦合两种状态和不同臂架驱动速度下机械手末端抓手各方向的位移和位移... 运用仿真软件Hypermesh及ADAMS建立钻机二层台排送管机械手刚柔耦合模型,模拟机械手夹持管具从收缩状态到井口中心位置的送管过程。对比分析机械手臂架纯刚体、刚柔耦合两种状态和不同臂架驱动速度下机械手末端抓手各方向的位移和位移偏差。为机械手臂架驱动系统的设计选型、臂架的结构设计等提供理论数据支撑,缩短了产品设计开发周期。 展开更多

关键词 钻机 排送管机械手 刚柔耦合 动力学分析

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柔性机器人动力学分析与控制策略综述 被引量：5

7

作者 刘善增 余跃庆 +1 位作者 杜兆才 刘庆波 《工业仪表与自动化装置》 2008年第2期18-24,共7页

综述了柔性机器人动力学分析和控制等相关问题,对柔性机器人动力学分析中变形场的离散化、建模方法、近似分析等问题进行了系统分析。详细介绍了被动控制、PID控制、模糊控制、神经网络控制、自适应控制、鲁棒控制、变结构控制、奇异摄... 综述了柔性机器人动力学分析和控制等相关问题,对柔性机器人动力学分析中变形场的离散化、建模方法、近似分析等问题进行了系统分析。详细介绍了被动控制、PID控制、模糊控制、神经网络控制、自适应控制、鲁棒控制、变结构控制、奇异摄动控制和非线性控制等在柔性机器人控制中的应用情况。指出了在柔性机器人动力学建模和控制中应解决的问题,这对包括柔性机器人在内的多柔体系统动力学建模与控制问题的研究有一定的促进作用。 展开更多

关键词 柔性机器人 动力学分析 控制策略

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高速重载码垛机器人柔性动力学建模 被引量：5

8

作者 芮执元 刘清辉 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第12期236-239,共4页

随着技术的不断发展,人已成为现代物流中不可或缺的一部分。机器人的动力学分析,对提高机器人动力学性能,改善其工作效率至关重要码垛机器。针对铝锭连铸生产线上的4自由度码垛机器人,首先对柔性关节模型进行描述并通过图论法分析其结构... 随着技术的不断发展,人已成为现代物流中不可或缺的一部分。机器人的动力学分析,对提高机器人动力学性能,改善其工作效率至关重要码垛机器。针对铝锭连铸生产线上的4自由度码垛机器人,首先对柔性关节模型进行描述并通过图论法分析其结构,给出了确定其准确的结构模型的方法。其次从Hamilton原理出发推导动力学方程,通过龙格-库塔法对动力学方程求解。结果表明,在大负载、高速的工作状态下其小臂关节的变形对码垛机器人的末端精度将产生重大的影响,载荷的冲击是造成关节变形的主要因素。 展开更多

关键词 码垛机器人 柔性动力学分析 HAMILTON原理 图论法

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3-■RS柔性并联机器人的动力学分析 被引量：3

9

作者 刘善增 余跃庆 +2 位作者 佀国宁 刘庆波 杨建新 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期757-762,共6页

对一种空间3-■RS柔性并联机器人进行了动力学分析。首先,提出了一种空间柔性梁单元模型;接着,利用有限元理论、KED分析方法和Lagrange方程建立了3-■RS柔性并联机器人的支链动力学模型,通过运动协调条件将各支链的动力学方程组装在一起... 对一种空间3-■RS柔性并联机器人进行了动力学分析。首先,提出了一种空间柔性梁单元模型;接着,利用有限元理论、KED分析方法和Lagrange方程建立了3-■RS柔性并联机器人的支链动力学模型,通过运动协调条件将各支链的动力学方程组装在一起,得到了系统弹性动力学方程,在此基础上,分析了柔性并联机器人动力学方程的Newmark求解方法;最后,通过算例分析了该柔性并联机器人动平台动力学响应的变化规律。 展开更多

关键词 柔性并联机器人 动力学分析 位移误差 有限元 动力学响应

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基于刚体运动与弹性运动的机械系统动力学建模研究 被引量：1

10

作者 杨元明 宋天霞 陈传尧 《动力学与控制学报》 2005年第3期41-46,共6页

讨论了具有刚体运动与柔性变形的机械系统的动力学建模．将刚体自由度与弹性变形自由度看作广 义坐标，利用有限元法对具有刚性运动与弹性变形的机械系统的运动与变形进行了描述，得到了以刚体位 移与弹性变形位移表示的单元的广义惯性... 讨论了具有刚体运动与柔性变形的机械系统的动力学建模．将刚体自由度与弹性变形自由度看作广 义坐标，利用有限元法对具有刚性运动与弹性变形的机械系统的运动与变形进行了描述，得到了以刚体位 移与弹性变形位移表示的单元的广义惯性力；从应力应变入手，得到了表示单元弹性变形与几何非线性变 形的结构刚度矩阵与几何非线性刚度矩阵，使用 Kane 方程推导了弹性连杆机构的单元运动方程．这种建模 方法，可以使用在任意结构的机械系统． 展开更多

关键词 柔性变形 有限元法 模态 KANE方程 动力分析 机械系统动力学 弹性运动 刚体运动 建模研究 结构刚度矩阵

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基于柔性膝关节的外骨骼设计与动力学研究 被引量：2

11

作者 乔学昱 赵彦峻 +2 位作者 厉朝 贾丙琪 陈淼 《机械传动》 北大核心 2019年第12期84-88,共5页

为了兼顾外骨骼动力的线性输出与穿戴过程的安全性,设计了一款包含助力与缓冲两种工作模式的下肢外骨骼。首先,对外骨骼膝关节缓冲器及整机模型进行了参数计算与结构设计;然后,对其做动力学分析并通过Matlab计算得到关节理论力矩;将计... 为了兼顾外骨骼动力的线性输出与穿戴过程的安全性,设计了一款包含助力与缓冲两种工作模式的下肢外骨骼。首先,对外骨骼膝关节缓冲器及整机模型进行了参数计算与结构设计;然后,对其做动力学分析并通过Matlab计算得到关节理论力矩;将计算所得参数与理论力矩分别代入Adams,对两种工作模式下的外骨骼进行仿真试验;通过对比仿真结果与人体运动标准数据,证明外骨骼助力模式可基本满足穿戴者正常行走需要,缓冲模式可在突发状况下缓冲刚性冲击。研究结果为后期系统的控制与模型制造提供了重要的理论依据。 展开更多

关键词 柔性膝关节 缓冲器 动力学分析 仿真试验

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基于ADAMS的舰载机枪刚柔耦合发射动力学计算 被引量：2

12

作者 连黎明 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第20期192-194,共3页

舰载武器系统是海上军事装备的重要组成部分,受到海洋气象条件和船舶自身振动的影响,舰载武器系统(如机枪、导弹等)的射击精度、稳定性、可靠性等都存在一定的技术难题。因此,研究舰载武器发射过程的动力学特性有重要意义。ADAMS是一种... 舰载武器系统是海上军事装备的重要组成部分,受到海洋气象条件和船舶自身振动的影响,舰载武器系统(如机枪、导弹等)的射击精度、稳定性、可靠性等都存在一定的技术难题。因此,研究舰载武器发射过程的动力学特性有重要意义。ADAMS是一种专门用于机械系统动力学分析的软件,利用其先进的虚拟样机技术,ADAMS可以实现机械结构动力学的精确分析。本文基于ADAMS软件建立了舰载机枪的柔性模型,同时综合利用多体系统动力学和结构设计理论,对舰载机枪的刚柔耦合发射动力学进行系统研究,并对该类型舰载机枪的总体设计进行优化。 展开更多

关键词 ADAMS 舰载机枪 刚柔耦合 动力学分析

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刚柔耦合的钻装机扒斗机构动力学分析 被引量：1

13

作者 孙海舰 闫炳雷 文斌 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第11期157-160,共4页

运用ADAMS与ANSYS软件联合仿真建立了钻装机扒斗机构的刚柔耦合模型;获取了扒斗机构的运动包络图,明确了扒斗机构的运动范围;基于扒斗机构挖掘阻力通过仿真得到了扒斗机构各铰点及动臂油缸、斗杆油缸、扒斗油缸的受力情况,对工作装置结... 运用ADAMS与ANSYS软件联合仿真建立了钻装机扒斗机构的刚柔耦合模型;获取了扒斗机构的运动包络图,明确了扒斗机构的运动范围;基于扒斗机构挖掘阻力通过仿真得到了扒斗机构各铰点及动臂油缸、斗杆油缸、扒斗油缸的受力情况,对工作装置结构强度分析提供重要载荷参考;以斗杆为例进行了强度分析,获取了斗杆在复合挖掘工况下的应力分布及变形情况,验算了工作装置的安全系数;通过ADAMS与ANSYS联合仿真,实现了复杂载荷的自动加载,考虑了构件的柔性,增强了仿真的准确性;对扒斗机构及钻装机的设计具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 扒斗机构 刚柔耦合 ADAMS 动力学分析

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基于电路模拟解决多杆机构弹性动力学建模问题

14

作者 孙伟 赵匀 李斌 《浙江理工大学学报（自然科学版）》 2007年第3期257-261,共5页

多杆机构的弹性动力学的传统建模方法采用拉格郎日第二类方程、虚功原理和有限元方法建立,针对传统建模方法相对复杂等问题,提出了应用电路模拟方法解决多杆机构的弹性动力学建模问题。从研究电学与机械振动学数学相似性入手,研究了一... 多杆机构的弹性动力学的传统建模方法采用拉格郎日第二类方程、虚功原理和有限元方法建立,针对传统建模方法相对复杂等问题,提出了应用电路模拟方法解决多杆机构的弹性动力学建模问题。从研究电学与机械振动学数学相似性入手,研究了一个等值电路,归纳了电路模拟建模方法的一般规则,并应用上述原理解决了多杆机构的弹性动力学建模问题,给出了一般求解公式。 展开更多

关键词 弹性机构动力学 电路模拟 动力学分析 电子学 建模

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基于刚柔耦合模型的工程车辆转向机构设计研究

15

作者 张蕾 董恩国 张文明 《中国制造业信息化（学术版）》 2008年第3期31-34,共4页

应用多体系统动力学方法对SGA3550矿用汽车转向机构进行设计研究。首先,应用有限元软件建立转向横拉杆的柔性体模型,并得到其固有模态和振型;其次,结合ADAMS软件建立车辆的刚柔耦合模型;最后,对比分析多刚体模型和刚柔耦合模型的动力学... 应用多体系统动力学方法对SGA3550矿用汽车转向机构进行设计研究。首先,应用有限元软件建立转向横拉杆的柔性体模型,并得到其固有模态和振型;其次,结合ADAMS软件建立车辆的刚柔耦合模型;最后,对比分析多刚体模型和刚柔耦合模型的动力学特征,包括转向过程中的车轮转角、直线行驶时的轮距和车轮反向跳动过程中的车轮摆角。结果表明,刚柔耦合模型更为准确地反映了车辆的动力学特征,为转向机构设计提供了更为准确的依据。 展开更多

关键词 转向机构 刚柔耦合 动力学分析

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刚柔耦合系统建模与仿真关键技术研究 被引量：50

16

作者 赵丽娟 马永志 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2010年第2期243-248,共6页

研究了基于虚拟样机技术的复杂刚柔耦合多体系统建模与仿真中的关键技术,提出了保证仿真精度、缩短仿真时间,提高仿真速度的具体措施,大大提高了基于Pro/E、ANSYS和ADAMS三款软件联合进行刚柔耦合多体系统可靠性研究的操作性;解决了含... 研究了基于虚拟样机技术的复杂刚柔耦合多体系统建模与仿真中的关键技术,提出了保证仿真精度、缩短仿真时间,提高仿真速度的具体措施,大大提高了基于Pro/E、ANSYS和ADAMS三款软件联合进行刚柔耦合多体系统可靠性研究的操作性;解决了含硫化铁矿结核体薄煤层采煤机截割部的输入实现、约束及边界条件等关键技术,为基于复杂煤层赋存条件下薄煤层采煤机截割部工作的可靠性研究提供了理论准备;找到了采煤机截割部关键零件设计上存在的问题,为采煤机截割部系统的优化提供了有力的量化依据;尤其是复杂刚-柔耦合多体系统建模与仿真中关键技术的解决对于研究多体系统工作的可靠性、降低研发成本、物理样机一次成功目标的实现具有重要的理论意义和较强的实用价值。 展开更多

关键词 刚柔耦合 虚拟样机技术 机械系统动力学自动分析(ADAMS) 模态中性文件(MNF)

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刚柔混联的草莓采摘机械手结构设计与动力学分析 被引量：13

17

作者 王家忠 张建宝 弋景刚 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期419-426,共8页

针对草莓形状不规则、组织娇嫩,容易受机械损伤,难以实现高效低损的机械化采摘作业的问题,提出一种刚柔混联的机械手结构。为了建立柔顺伪刚体模型,将柔顺构件等效为具有欠驱动关节的多刚体串联系统;采用影响系数法建立柔顺构件等效多... 针对草莓形状不规则、组织娇嫩,容易受机械损伤,难以实现高效低损的机械化采摘作业的问题,提出一种刚柔混联的机械手结构。为了建立柔顺伪刚体模型,将柔顺构件等效为具有欠驱动关节的多刚体串联系统;采用影响系数法建立柔顺构件等效多刚体系统的动力学模型,对机械手柔性构件的动力学特性进行仿真分析与样机试验研究。仿真和试验结果表明,采用力反馈的刚柔混联机构具有良好的包络性、可控性、平稳性及速度特性,适合于草莓的柔顺抓取控制,该成果可为草莓等果蔬无损采摘机械手的设计及优化提供借鉴和参考。 展开更多

关键词 草莓采摘 机械手 刚柔混联 动力学分析 柔顺控制

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煤炭采样机械臂的刚柔耦合动力学建模与仿真分析 被引量：11

18

作者 李荣丽 贺利乐 《机械设计》 CSCD 北大核心 2013年第8期33-36,共4页

基于多体动力学理论和拉格朗日方程,将煤炭采样机械臂中的大臂、小臂、伸缩臂考虑为柔性臂,结合Pro/E,ANSYS和ADAMS分别建立刚性和刚柔耦合模型,在相同驱动函数下对两种运动模型进行分析,仿真得出两种模型变化曲线,对比仿真结果表明,在... 基于多体动力学理论和拉格朗日方程,将煤炭采样机械臂中的大臂、小臂、伸缩臂考虑为柔性臂,结合Pro/E,ANSYS和ADAMS分别建立刚性和刚柔耦合模型,在相同驱动函数下对两种运动模型进行分析,仿真得出两种模型变化曲线,对比仿真结果表明,在研究臂架系统时,考虑各个臂杆柔性变形是非常必要的,刚柔耦合建模更符合工程实际,所得到的研究结果为采样臂动力学分析和结构优化奠定了理论基础。 展开更多

关键词 采样机械臂 刚柔耦合模型 动力学分析 仿真

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弹性关节空间机械臂级联智能滑模控制 被引量：7

19

作者 梁捷 秦开宇 陈力 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2019年第3期529-542,共14页

谐波减速器和力矩传感器等柔性元件因其独特性能而广泛应用在空间机器人关节系统中,以获取高减速比.但同时这些柔性元件的存在为空间机械臂系统引入了关节柔性,使得对其稳定控制变得更为复杂.基于此,文中讨论了基于自适应回归小波神经网... 谐波减速器和力矩传感器等柔性元件因其独特性能而广泛应用在空间机器人关节系统中,以获取高减速比.但同时这些柔性元件的存在为空间机械臂系统引入了关节柔性,使得对其稳定控制变得更为复杂.基于此,文中讨论了基于自适应回归小波神经网络(Self-RecurrentWaveletNeuralNetworks,SRWNN)的弹性关节空间机械臂系统动力学建模及级联智能滑模控制.首先,利用级联系统理论及第二类拉格朗日方法推导出了由外环刚性臂子系统和内环关节电机转子子系统组成的系统级联动力学模型;其次,为两个子系统分别设计了内、外环自适应滑模回归小波神经网络控制.外环控制算法以期望轨迹为控制量,而其控制信号作为抑制弹性关节振动的内环控制算法的控制量,整个控制系统由内、外环控制系统叠加而成;而后,基于Lyapunov稳定性理论证明了整个控制系统的稳定性并设计了自适应回归小波神经网络的各权值参数在线学习算法.所提的控制算法有效地消除了模型不确定的影响,避免了复杂的求导计算和角加速度可测的要求,同时,控制系统设计过程中未涉及惯常奇异摄动双时标分解操作,在理论上适合任意大小的关节柔性刚度.最后,系统对比仿真试验证明了所提的级联智能控制算法优于惯常基于奇异摄动法和基于柔性铰补偿奇异摄动法的控制方案. 展开更多

关键词 弹性关节空间机械臂 级联动力学分析 自适应回归小波神经网络 级联智能滑模控制 关节柔性刚度

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辅助运动索驱并联机器人方案设计与动力学分析

20

作者 赵振军 臧雨晴 章杰 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第12期1-9,共9页

高龄化导致的脑卒中运动功能障碍患者需要借助于康复机构等进行辅助康复训练。设计一种辅助运动障碍患者从卧位到站立位基础姿态运动的四索驱并联机器人机构,利用电机驱动绞盘控制绳索伸长缩短辅助人体实现基础姿态的运动,绞盘缠绕处为... 高龄化导致的脑卒中运动功能障碍患者需要借助于康复机构等进行辅助康复训练。设计一种辅助运动障碍患者从卧位到站立位基础姿态运动的四索驱并联机器人机构,利用电机驱动绞盘控制绳索伸长缩短辅助人体实现基础姿态的运动,绞盘缠绕处为钢丝绳,钢丝绳下端连接橡皮绳分别牵引在辅助人体运动的关键节点处。对机构进行运动学分析,求解索长与牵引点位置坐标的雅克比矩阵,并对绳索牵引人体达到坐立位、站立位运动过程人体运动角度及角速度进行预定规划。为了考虑橡皮绳弹性的动力学影响,基于拉格朗日动力学进行系统动力学建模,并利用Simulink开展动力学仿真,分析机构牵引人体运动过程中起卧角度、角速度及膝盖屈直角度、角速度的变化规律。在系统动力学模型基础上,应用非线性前馈补偿的PID控制方法对绳索收放长度进行控制,使绳索牵引人体安全、平缓地达到期望轨迹及期望速度,确保人体的舒适性,并利用Lyapunov方法证明控制系统的稳定性。针对有无重力补偿项、柔索变刚度和人体不同质量参数等因素对系统动力学影响进行了仿真,通过对比分析验证了弹性绳作为执行机构的必要性及控制律设计的有效性和稳定性。 展开更多

关键词 柔索并联机器人 运动学分析 动力学分析 运动仿真 前馈PID控制

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