组合式履带辅助机器人设计与研究

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由于生活品质的提升以及医疗卫生条件的改善,各国相继步入老龄化社会。老年人在日益衰老的同时,身体的灵活性随之下降,护理和服务的需求将会逐渐增多。因此,各国相继意识到研制开发辅助机器人具有重要意义,不但能够解决老年人行动不便的问题,也能缓解社会医疗、养老等服务行业带来的巨大压力。目前关于辅助机器人的研究主要集中在智能轮椅等一系列代步工具以及多功能康复床的研发方面,尽管辅助机器人在控制方面体现出强大的智能理念,但是大多数辅助机器人功能比较单一,结构设计上也较为复杂庞大,缺乏灵活性,不便于在狭小空间活动。基于上述存在的问题,设计一种集多种辅助步行方式为一体、能在狭小空间活动的组合式履带辅助机器人,具体研究工作如下:首先,以老年人为服务对象,进行机器人功能分析,根据模块化设计理念结合人机工程学等相关知识,运用三维绘图软件Pro/E设计出满足用户功能需求的机器人,针对所构建的辅助机器人虚拟样机,选择驱动电机类型。其次,利用ABAQUS/CAE软件对机器人的相关零部件进行有限元分析,建立辅助机器人在直线、转弯行驶过程中的运动学和动力学方程,分析影响机器人驱动力的因素,利用MATLAB绘制不同情况下机器人运行所需驱动力,并从理论的角度讨论影响机器人倾翻稳定性的因素。最后,鉴于以上对辅助机器人在不同情况下的运动学和动力学分析,通过RecurDyn仿真该辅助机器人直线及转向过程,证明影响机器人运行及倾翻稳定性的因素,结果与前面理论分析及MATLAB仿真结果基本一致,为今后更好地控制机器人提供了理论上的依据。
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