本文關(guān)鍵詞：可穿戴氣動平衡搬運(yùn)助力機(jī)器人研究

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【摘要】：為了解決未來人口老齡化社會帶來的護(hù)理人員短缺問題,本研究開發(fā)了一種新型的可穿戴氣動平衡搬運(yùn)助力機(jī)器人,用以為護(hù)理人員搬運(yùn)老年人時(shí)提供助力,減輕他們的勞動強(qiáng)度。首先,本文對國內(nèi)外可穿戴搬運(yùn)助力機(jī)器人的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的機(jī)器人設(shè)計(jì)都帶有復(fù)雜的控制系統(tǒng)及許多傳感器,這不但導(dǎo)致機(jī)器人造價(jià)昂貴,而且降低了機(jī)器人的可靠性。因此本文提出了新型的可穿戴氣動平衡搬運(yùn)助力機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)了僅僅通過簡單的控制系統(tǒng),即可實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)助力過程中的助力控制。可穿戴氣動平衡搬運(yùn)助力機(jī)器人由機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)三大部分組成。其中,機(jī)械系統(tǒng)主要包括左右兩個(gè)機(jī)械臂,每個(gè)機(jī)械臂主要由平行四邊形桿系機(jī)構(gòu)、滑輪導(dǎo)軌、豎直滑軌和可白鎖關(guān)節(jié)組成的�？刂葡到y(tǒng)主要通過研華板PCI-1710輸入控制信號,控制比例調(diào)壓閥。氣動系統(tǒng)包括氣源、比例調(diào)壓閥、調(diào)速閥和氣缸。本研究設(shè)計(jì)出了一種新型的滑輪導(dǎo)軌,采用滑輪導(dǎo)軌組合的形式,可以保證機(jī)器臂即使在重載的條件下,也能自由地移動,而且自重較輕。適合可穿戴機(jī)器人對于部件輕量重載的要求。本研究設(shè)計(jì)了具有平行四邊形的桿系結(jié)構(gòu),該機(jī)構(gòu)與滑輪導(dǎo)軌及豎直滑軌相結(jié)合能夠使裝置實(shí)現(xiàn)“隨遇平衡”的功能。這大大地簡化了搬運(yùn)過程中的氣缸力的控制。本研究制作了試驗(yàn)樣機(jī),并使用試驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了搬運(yùn)助力實(shí)驗(yàn)。本研究使用機(jī)器人的樣機(jī),進(jìn)行了直腰載重助力搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)、多角度彎腰搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)以及導(dǎo)軌力學(xué)性能測試實(shí)驗(yàn)。對于不同條件下機(jī)器人手臂在豎直方向以及水平方向上移動所需要的外力進(jìn)行分析,并測試機(jī)械臂移動時(shí)所要克服的阻力。實(shí)驗(yàn)取得較為理想的結(jié)果,證明了當(dāng)機(jī)械手臂在平衡狀態(tài)下時(shí),只需要較小的力就可以實(shí)現(xiàn)升降和平移,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了本次的設(shè)計(jì)方案是可行的。
【關(guān)鍵詞】：氣動 可穿戴 助力搬運(yùn) 平衡搬運(yùn)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題的研究背景8-9
• 1.2 助力機(jī)器人國內(nèi)外的研究概況9-14
• 1.2.1 國外研究狀況9-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究狀況13-14
• 2 可穿戴氣動平衡搬運(yùn)助力機(jī)器人前期內(nèi)容的研究14-17
• 2.1 可穿戴氣動平衡搬運(yùn)助力機(jī)器人的設(shè)計(jì)構(gòu)想14-15
• 2.2 前期研究及有待改進(jìn)之處15-17
• 3 可穿戴氣動平衡搬運(yùn)助力機(jī)器人的研發(fā)17-37
• 3.1 可穿戴氣動平衡搬運(yùn)助力機(jī)器人的基本組成17
• 3.2 可穿戴氣動平衡搬運(yùn)助力機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)17-28
• 3.2.1 機(jī)械手臂的設(shè)計(jì)18-19
• 3.2.2 可自鎖的肘關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)19-21
• 3.2.3 水平導(dǎo)軌設(shè)計(jì)21-23
• 3.2.4 豎直滑軌設(shè)計(jì)23-25
• 3.2.5 豎直滑軌的驅(qū)動方式25-27
• 3.2.6 支架設(shè)計(jì)27-28
• 3.3 可穿戴氣動平衡搬運(yùn)助力機(jī)器人的自由度配置28-31
• 3.4 可穿戴氣動平衡搬運(yùn)助力機(jī)器人的控制系統(tǒng)31-34
• 3.4.1 控制系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù)31-33
• 3.4.2 控制系統(tǒng)的工作過程33-34
• 3.5 穿戴氣動平衡搬運(yùn)助力機(jī)器人的氣動系統(tǒng)34-37
• 3.5.1 氣動系統(tǒng)各元件的工作參數(shù)34-35
• 3.5.2 氣動系統(tǒng)設(shè)計(jì)35-36
• 3.5.3 氣動系統(tǒng)工作過程36-37
• 4 機(jī)械手臂的分析及設(shè)計(jì)37-43
• 4.1 機(jī)械手臂的受力分析37-39
• 4.2 平行四邊形桿系機(jī)構(gòu)尺寸建模39-41
• 4.3 平行四邊形桿系機(jī)構(gòu)的運(yùn)動范圍41-43
• 5 實(shí)驗(yàn)43-59
• 5.1 可穿戴氣動平衡搬運(yùn)助力機(jī)器人的搬運(yùn)動作分析43-47
• 5.1.1 直腰狀態(tài)下的動作分析44-45
• 5.1.2 彎腰狀態(tài)下的動作分析45-46
• 5.1.3 實(shí)物搬運(yùn)46-47
• 5.2 可穿戴氣動平衡搬運(yùn)助力機(jī)器人搬運(yùn)重物實(shí)驗(yàn)47-57
• 5.2.1 直腰狀態(tài)下的搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)48-51
• 5.2.2 彎腰狀態(tài)下的搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)51-55
• 5.2.3 滑輪導(dǎo)軌組合的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)55-57
• 5.3 可穿戴性實(shí)驗(yàn)57-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況62-63
• 致謝63-64

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：910366