基于图论的三构态助老变胞机构的设计与运动学分析

朱孙科; 吕航; 李伟湛; 尹燕莉; 赵曜

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2021.04.009

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于图论的三构态助老变胞机构的设计与运动学分析

设计计算 | 更新时间：2022-11-10

- 基于图论的三构态助老变胞机构的设计与运动学分析
- Design and Kinematics Analysis of the Three-configuration Old Helper Metamorphic Mechanism based on Graph Theory
- 机械传动 2021年45卷第4期页码：51-57
- 作者机构：
  
  1.重庆交通大学机电与车辆工程学院，重庆 400074
- 作者简介：
  
  朱孙科（1982— ），男，浙江金华人，博士，副教授，硕士生导师，主要从事机构学与机器人学研究。
  吕航（1995— ），男，辽宁朝阳人，硕士研究生，主要研究方向为变胞机构学。
- 基金信息：
  
  重庆市自然科学基金(cstc2016jcyjA0467;cstc2017jcyjAX0248┫重庆市教委科学技术研究项目┣KJQN201800718);国家自然科学基金(51775171)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2021.04.009
  中图分类号：
扫描看全文
朱孙科,吕航,李伟湛等.基于图论的三构态助老变胞机构的设计与运动学分析[J].机械传动,2021,45(04):51-57.

Zhu Sunke,Hang Lü,Li Weizhan,et al.Design and Kinematics Analysis of the Three-configuration Old Helper Metamorphic Mechanism based on Graph Theory[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(04):51-57.
朱孙科,吕航,李伟湛等.基于图论的三构态助老变胞机构的设计与运动学分析[J].机械传动,2021,45(04):51-57. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.04.009.

Zhu Sunke,Hang Lü,Li Weizhan,et al.Design and Kinematics Analysis of the Three-configuration Old Helper Metamorphic Mechanism based on Graph Theory[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(04):51-57. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.04.009.

摘要

为了研发一款助老机器人，基于图论理论、机构的数综合，设计了一种可在2自由度、1自由度、0自由度之间切换的三构态助老变胞机构。针对变胞机构的2自由度行走构态，运用闭环矢量法进行了运动学分析，得到该变胞机构在该构态下关键位置的位移、速度、加速度等变化规律。分析结果显示，位移曲线在支撑期过渡到摆动期时位移变化较大，在步态周期的后40％内，速度、加速度均有较大变化，符合人体步态规律，表明该助老变胞机构设计是合理的。

Abstract

In order to develop an old helper robot， based on the graph configuration theory and the numerical synthesis， a three-configuration old helper mechanism that can switch between 2 degrees of freedom， 1 degree of freedom， and 0 degrees of freedom is designed. Aiming at the 2-DOF walking configuration of the metamorphic mechanism， the closed-loop vector method is used to analyze the kinematics， and the displacement， velocity and acceleration of the key position of the metamorphic mechanism in this configuration are obtained. The analysis results show that， the displacement curve changes greatly when the support period transitions to the swing period， and the speed and acceleration change greatly within the last 40% of the gait cycle， which is in line with the law of human gait， indicating that the old helper mechanism design is reasonable.

关键词

运动学构态变换变胞机构图论

Keywords

KinematicsStructure state transformMetamorphic mechanismGraph theory

references

DAI J S，JONES J R.Mobility in metamorphic mechanisms of f-oldable/erectable kinds［J］.Journal of Mechanical Design，1999，121（3）：376-377.

衡东领.新型三构态变胞机构设计与动态性能研究［D］.南宁：广西大学，2018：17.

HENG Dongling.Research on design and dynamic performance of a novel three configuration metamorphic mechanism［D］.Nann-ing：Guangxi University，2018：17.

马琨，马宏伟，田海波.2-PrRS-PR（P）S并联变胞机构自由度分析与仿真［J］.西安科技大学学报，2019，39（1）：168-174.

MA Kun，MA Hongwei，TIAN Haibo.DOF analysis and simulation of 2-PrRS-PR（P）S parallel metamorphic mechanism［J］.Xi'an University of Science and Technology 2019，39（1）：168-174.

王汝贵，衡东领，孙家兴，等.一种三构态变胞机构设计与分析［J］.广西大学学报（自然科学版），2018，43（3）：861-868.

WANG Rugui，HENG Dongling，SUN Jiaxing，et al.Design and analysis of a three configuration metamorphic mechanism［J］.Journal of Guangxi University（Natural Science Edition），2018，43（3）：861-868.

TANG Z，QI P，DAI J S.Mechanism design of a biomimetic quadruped robot［J］.Industrial Robot，2017，44（4）：512-520.

杨毅，丁希仑，吕胜男，等.基于有限元的平面变胞机构运动学研究［J］.航空学报，2010，31（12）：2425-2434.

YANG Yi，DING Xilun，LÜ Shengnan，et al.Kinematic study of planar metamorphic mechanism based on finite elements［J］.Acta A-eronautica ET Astronautica Sinica，2010，31（12）：2425-2434.

郭正强，潘宇晨，袁雪鹏，等.变拓扑结构船舶焊接机器人机构运动学分析［J］.机械传动，2019，43（4）：74-78.

GUO Zhengqiang，PAN Yuchen，YUAN Xuepeng，et al.Kinematics analysis of ship welding robot with variable topology structure［J］.Journal of Mechanical Transmission，2019，43（4）：74-78.

袁华强.新型可控变胞式码垛机器人机构设计与分析［D］.南宁：广西大学，2014：23-27.

YUAN Huaqiang.The design and analysis of novel controllable m-etamorphic palletizing robt institutions［D］.Nanning：Guangxi University，2014：23-27.

叶桂峰，周伟，王其亮，等.下肢穿戴式助行器：CN204246443U［P］.2015-04-08.

YE Guifeng，ZHOU Wei，WANG Qiliang，et al.Lower limb wearable walking aid：CN204246443U［P］.2015-04-08.

唐宏.关于全向移动可调节式轮椅设计的研究［J］.现代制造技术与装备，2019（7）：108.

TANG Hong.Research on the design of omnidirectional mobile adjustable wheelchair［J］.Modern Manufacturing Technology and Equipment，2019（7）：108.

赵凌燕.人体步态模型实验研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工程大学，2008：63-75.

ZHAO Lingyan.The experiment study on human gait model［D］. Harbin：Harbin Institute of Technology，2008：63-75.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

单驱动多模式变胞机械手运动学与静力学分析

前进式爬梯轮椅的结构设计与运动稳定性研究

基于RC/RRU并联机构的变迎角扑翼飞行器设计

轮履复合式机器人的结构设计与越障性能研究

机器人柔性轮-爪变形机构设计及运动分析