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肩离断多自由度机器人型假肢的设计与仿真

作　者: 邹吉祥
导　师: 樊炳辉
学　校: 山东科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 机器人型假肢 MATLAB Fmincon SolidWorks COSMOSMotion API COSMOSWorks 参数化仿真
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 21次
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内容摘要

本论文主要对山东科技大学机器人中心研制的肩离断机器人型假肢的设计与仿真进行了研究。该假肢具有六个自由度,能够基本实现对真人手臂动作的模仿。本文在MATLAB中运用fmincon优化算法对大臂外摆驱动、大臂平衡、肘部驱动及肘部平衡机构进行了最优化计算,确定了结构设计中的待优化变量,建立起结构的运动数学模型,构造了结构设计的约束与目标函数,最终确定了驱动电机和气动支杆的安装结构。利用SolidWorks对假肢模型进行了三维造型和装配,并直观且方便地发现了二维设计中的错误。总结了将SolidWorks中装配模型转到COSMOSMotion中时应该注意的问题,对机器人型假肢肩部及肘部关节进行了运动仿真并输出了力矩曲线,对假肢六个自由度进行了联合仿真,为驱动电机和气动支杆的选取提供了必要的数据支持,利用COSMOSWorks对支撑杆进行了动态力学分析。运用VB语言及SolidWorks中的API接口对SolidWorks进行了二次开发,实现了对机器人型假肢模型的参数化仿真。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
1 绪论  9-13
  1.1 课题的提出  9-11
  1.2 课题研究目的、内容和方法  11-13
2 机器人型假肢的结构设计及优化  13-28
  2.1 前臂及手掌部分设计  13-15
  2.2 大臂关节气动平衡结构的优化设计  15-23
  2.3 其他结构的优化设计  23-27
  2.4 本章小结  27-28
3 机器人型假肢的实体建模  28-37
  3.1 SolidWorks的简介  28-30
  3.2 SolidWorks环境下对假肢的实体建模  30-36
  3.3 本章小结  36-37
4 机器人型假肢的运动仿真与分析  37-63
  4.1 SolidWorks中COSMOSMotion的应用问题  37-43
  4.2 机器人型假肢的运动仿真  43-51
  4.3 对机器人型假肢的多自由度联合仿真  51-57
  4.4 对支撑杆的动态力学分析  57-62
  4.5 本章小结  62-63
5 机器人型假肢参数化仿真平台的建立  63-73
  5.1 建立仿真平台的方法与步骤  63
  5.2 机器人型假肢的由上而下设计  63-67
  5.3 参数化仿真平台的建立  67-72
  5.4 本章小结  72-73
6 结论与展望  73-75
致谢  75-76
参考文献  76-80
攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况  80

肩离断多自由度机器人型假肢的设计与仿真

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