座椅式機器人計算機仿真設(shè)計.pdf

1、座椅式機器人是為身體有缺陷的人設(shè)計的自動裝置，可以幫助傷殘人克服機能障礙，載人自動上下樓梯，從而提高傷殘人的行動和工作能力。 研究并實現(xiàn)了座椅式機器人機械部分的虛擬化樣機設(shè)計。首先對座椅式機器人的機械傳動系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計計算，確定了傳動系統(tǒng)中齒輪傳動與鏈傳動中關(guān)鍵零部件的參數(shù)，利用SOLIDWORKS三維造型軟件，建立了所有零部件的三維實體仿真模型，在建立實體模型的過程中，對零部件從結(jié)構(gòu)到外觀都進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。再利用SOLIDWO

2、RKS提供的COSMOSWORKS軟件，進(jìn)行了關(guān)鍵零部件的應(yīng)力應(yīng)變分析，通過分析檢驗了結(jié)構(gòu)設(shè)計中不合理的因素，修訂了相關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)，保證了機械設(shè)計中零部件的可靠性和安全性。最后利用SOLID-WORKS的裝配功能，根據(jù)零部件的實體模型，建立了座椅式機器人的總裝仿真模型。通過總裝的虛擬化樣機設(shè)計，檢驗了零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計中是否存在干涉，零件間的定位和裝配關(guān)系是否合理，總體結(jié)構(gòu)是否美觀。 研究并建立了座椅式機器人的控制系統(tǒng)的

3、數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)數(shù)學(xué)模型建立了控制系統(tǒng)的仿真模型，進(jìn)行了仿真、分析和優(yōu)化設(shè)計。首先利用白箱建模方式，進(jìn)行了系統(tǒng)的物理描述，建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，通過Laplace變換，建立了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。利用著名的仿真與分析軟件MATLAB所提供的ControlSystemToolbox工具箱，進(jìn)行了系統(tǒng)在單位階躍信號下的時間響應(yīng)分析，分析了系統(tǒng)在過渡過程中的動態(tài)特性性能指標(biāo)，找出了動態(tài)特性性能指標(biāo)的不足，并進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。又根據(jù)頻率響應(yīng)分析，分析了

4、系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)過程中的動態(tài)特性性能指標(biāo)，利用SISOTOOL工具，以及極坐標(biāo)圖(Nyquist圖)和對數(shù)坐標(biāo)圖(Bode圖)進(jìn)行了系統(tǒng)相頻特性分析與幅頻特性分析。通過調(diào)速補償器的增益、調(diào)整系統(tǒng)帶寬、加入積分器、加入超前校正網(wǎng)絡(luò)和移動補償器的零極點等方式，進(jìn)行了系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。最后得到優(yōu)化后的系統(tǒng)的仿真模型。 總之，通過機械結(jié)構(gòu)虛擬化樣機設(shè)計與基于COSMOSXpress的應(yīng)力應(yīng)變分析，修訂了以前設(shè)計中某些零部件的有些工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)參