下肢外骨骼机器人的刚度调控与仿真分析

老年人容易引起下肢偏瘫,下肢外骨骼机器人能够帮助老年人重新站立和行走,为了解决下肢外骨骼机器人与穿戴者的运动协同、刚度调控等问题,采用Motion Analysis三维动作捕捉分析系统,记录人体以不同速度在平地行走的运动过程,获得人体下肢的刚度特性.参考人体下肢的刚度特性,利用仿生学原理,设计下肢外骨骼机器人,根据外界环境和运动方式自适应调节刚度.利用三维建模软件Catia建立穿戴者与下肢外骨骼机器人的三维模型,进行动态仿真分析.研究结果表明:穿戴者与下肢外骨骼机器人以运动速度0.8 m/s在平地行走的过程中,下肢外骨骼机器人左侧大腿均值刚度增大6.84 kN/m,下肢外骨骼机器人右侧大腿均值刚度增大7.03 kN/m,为穿戴者提供稳定支撑;下肢外骨骼机器人左侧小腿均值刚度减小1.55 kN/m,下肢外骨骼机器人右侧小腿均值刚度减小1.26 kN/m,产生柔顺化的运动效果,缓冲和吸收地面的冲击力;下肢外骨骼机器人的刚度调控范围满足穿戴者下肢的刚度变化范围,能够提高穿戴者的运动灵活性.     

一种新型外骨骼臂架肘部助力系统设计与机构仿真

基于拉索滑轮组电驱方式,提出一种新型的外骨骼臂架肘部助力系统设计方案.臂架结构为单自由度双排并联四杆机构,根据实际工况,采用解析法,计算分析机构主要尺寸、应力,设计电控系统参数和绕绳方式.并结合SolidWorks集成仿真系统对相关机构进行静力学和动力学仿真分析.仿真分析表明:双侧拉索存在非线性动态变化,需引入相关比率系数,以修正驱动计算;其静应力和安全裕度皆满足设计要求.     

负重型外骨骼机器人液压阀块流道的流场分析及优化

为了研究负重型外骨骼液压动力单元温升及噪声过大的问题,利用ANSYS Fluent软件对负重型外骨骼液压阀块内部流道主要组成部分Z型流道和交叉流道进行计算流体动力学仿真,分别设计了5组不同尺寸的仿真试验,分析不同流道尺寸下流体速度稳定性与压力损失变化情况. 仿真试验表明,对于流道直径为5 mm的外骨骼动力单元液压阀块交叉流道压力损失随着进出口流道偏心距的增大而增大,流体速度在偏心距为 1.25 mm时稳定性最好;Z型流道压力损失在进出口流道之间的距离为 17 mm时达到最小,流体速度随着该距离的增大其稳定性上升. 优化过后的样机试验表明,液压阀块最大温度下降了3.3 ℃,最大噪声下降了7.6 dB.      

烧结机磁力密封中的磁场与台车移动速度的耦合研究

为了解决烧结机台车与风箱之间的漏风问题,研究了烧结机磁力密封中的磁场与台车移动速度的耦合规律。在模拟装置上,设置了移动副和含磁场源的固定副,在可变的二者间隙中分别放入3种磁介质并观察其运动状态。结果表明：移动副以0．79～2．12 m/min的线速度移动时,磁介质分为移动层和固定层两层;分层面与间隙中的磁场强度、移动副移动速度、间隙大小以及磁介质的特性等因素有关。揭示了以“移动层厚度”为标志,与以上四因素具有函数关系的磁介质中“磁”与“速度”的耦合规律。     

火灾高温及荷载耦合作用下钢筋混凝土托梁转换结构的变形分析

运用大型通用有限元分析软件ABAQUS建立三维框架模型,在火灾高温及荷载耦合作用下,并考虑火灾发生的偶然性,共设计了14种受火工况,以此模拟并分析钢筋混凝土托梁转换结构的受力变形性能,得出受火梁的热膨胀变形是结构变形的主要原因的结论,同时提出托梁转换结构实用抗火设计建议。     

荷载与渗压耦合作用下沥青面层层底裂纹扩展分析

基于线弹性断裂力学原理和有限元分析方法,对汽车荷载与动水压力耦合作用的面层层底含裂纹的沥青路面进行裂纹扩展规律研究与分析.结果表明:动水压力的作用明显改变了对称荷载与偏荷载作用下沥青面层层底的裂纹扩展规律,并随着动水压力增大,裂纹尖端呈现张拉型扩展与剪切型扩展共同作用的复合形式,从而加速了沥青路面的破坏.     

地铁车厢立席乘客的空间舒适度建模与模拟

地铁车厢拥挤直接影响乘客的乘车舒适度.本文根据“人体空间气泡”的概念, 引入地铁车厢内乘客心理舒适度,结合乘客感知空间舒适性调查,建立乘客空间理论模 型,并以此得到基于空间舒适性的立席密度评价标准.基于现有行人模型,借鉴社会力模 型中人与人之间的排斥力,定义“广义拥挤力”,建立地铁车厢乘客“拥挤力”量化模型.以 北京地铁4 号线为研究对象,结合实地调研得到的车厢内乘客密度分布规律,应用 PFC2D 离散元软件以力的形式来模拟乘客空间舒适度状态.结果表明,要使80%乘客的空 间舒适度等级在舒适以上,则合理密度应该在4-5 人/m2之间,为制定合理立席密度标准 提供参考.     

桩基预埋荷载箱法静荷载试验的桩基施工工艺

当前国内单桩承载力试验常用的方法有常规静荷栽试验、高应变试验、预埋荷载箱法测试等方法。相对于其他方法而言,预埋荷载箱测试方法具有快速方便、测试结果较准确等优点,介绍了石马河特大桥因桩基地质情况及桩基施工方法而采用的预埋荷载箱测试法的施工工艺。     

H型钢桩静载与动载承载力试验分析

H型钢桩目前在香港地区广泛使用。通过对H型钢桩静载试验结果的分析,讨论了H型钢桩承载力性状和荷载传递特征、侧摩阻力和端阻力的分布特性,应用了动力测试CASE法和CAPWAP分析法对单桩极限承载力作出估算,对静载试验和动力测试结果进行分析比较,并对比较结果进行了探讨。     

模糊可靠性设计及其在平键联接中的应用

分析了机械系统状态的模糊性，定义了系统的模糊状态，建立了模糊状态下系统可靠度计算理论，并就平键联接的可靠性设计给出应用实例．