座椅式機(jī)器人計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì).pdf

1、座椅式機(jī)器人是為身體有缺陷的人設(shè)計(jì)的自動(dòng)裝置，可以幫助傷殘人克服機(jī)能障礙，載人自動(dòng)上下樓梯，從而提高傷殘人的行動(dòng)和工作能力。 研究并實(shí)現(xiàn)了座椅式機(jī)器人機(jī)械部分的虛擬化樣機(jī)設(shè)計(jì)。首先對座椅式機(jī)器人的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，確定了傳動(dòng)系統(tǒng)中齒輪傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)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(shí)體仿真模型，在建立實(shí)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(jì)。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(yàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)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(shí)體模型，建立了座椅式機(jī)器人的總裝仿真模型。通過總裝的虛擬化樣機(jī)設(shè)計(jì)，檢驗(yàn)了零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)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(jì)。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(shí)間響應(yīng)分析，分析了系統(tǒng)在過渡過程中的動(dòng)態(tài)特性性能指標(biāo)，找出了動(dòng)態(tài)特性性能指標(biāo)的不足，并進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。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(dòng)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(bǔ)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(dòng)補(bǔ)償器的零極點(diǎn)等方式，進(jìn)行了系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后得到優(yōu)化后的系統(tǒng)的仿真模型。 總之，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)虛擬化樣機(jī)設(shè)計(jì)與基于COSMOSXpress的應(yīng)力應(yīng)變分析，修訂了以前設(shè)計(jì)中某些零部件的有些工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)參