论文部分内容阅读
机器人技术发展至今,主要用于取代重体力及复杂劳动,以改善人类在恶劣环境下作业问题的工业机器人技术则相对成熟且得到了广泛的商业运用,但可供人穿戴的行走助力机器人技术还亟需进一步发展。 本文主要完成行走助力机器人机械结构及液压驱动系统的设计,控制系统及控制策略不作为本文的研究重点。其中机械结构的设计过程中要涉及到关节自由度数量、结构形式及尺寸、关节的驱动形式以及哪些自由度需要驱动等关键性问题;液压驱动系统的设计重点要解决液压缸的动作规划问题及液压系统主要参数压力及流量的估算。 本文依据三类机械结构形式所具有的利与弊,选择出适合行走助力机器人的结构形式。通过对人体下肢关节的解剖学分析确立动力外骨骼关节的自由度数量。行走助力机器人的结构尺寸则由人体下肢尺寸的统计数据确定。在分析了电机、液压、气压驱动形式的优缺点后,择优选取适于本设计的液压驱动形式,并简单介绍了所设计的行走助力机器人的结构特点。行走助力机器人的运动学与动力学的分析分别采用 D-H方法及拉格朗日法完成。根据对人体步态特征的分析,完成了液压缸的动作规划及液压系统原理图的设计。液压系统的主要参数的逐步估算依据所建立的动力学方程和结构的解析几何方程,并通过 MATLAB编程获取相关参数的曲线。在由 AMESim和 Virtual.Lab组建的联合仿真平台上建立机电液仿真模型,实现对系统参数的仿真校验。