基于ANSYS的助力外骨骼液壓動(dòng)力單元熱分析.pdf

1、助力外骨骼是以人為控制主體，機(jī)械結(jié)構(gòu)為動(dòng)力主體，人機(jī)高度耦合的復(fù)雜力隨動(dòng)系統(tǒng)。助力外骨骼的出現(xiàn)拉開(kāi)了人類(lèi)解決人體有限體能和無(wú)限負(fù)重需求間矛盾的序幕，已成為國(guó)內(nèi)外機(jī)器人研究的熱點(diǎn)。助力外骨骼的續(xù)航能力由電池容量、機(jī)械效率和液壓動(dòng)力單元等決定。受冷卻方法、體積和液壓系統(tǒng)效率等限制，現(xiàn)有助力外骨骼液壓動(dòng)力單元面臨嚴(yán)峻的溫升問(wèn)題，已嚴(yán)重影響了助力外骨骼的續(xù)航時(shí)間，解決現(xiàn)有液壓動(dòng)力單元的溫升問(wèn)題已成為當(dāng)務(wù)之急。
　　論文以西南交通大學(xué)研制助

2、力外骨骼實(shí)驗(yàn)樣機(jī)為分析對(duì)象，為解決現(xiàn)有助力外骨骼液壓動(dòng)力單元溫升問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)助力外骨骼長(zhǎng)期可靠工作的目的，基于ANSYS對(duì)現(xiàn)有助力外骨骼液壓動(dòng)力單元進(jìn)行熱分析和優(yōu)化，論文具體工作如下:
　　(1)依據(jù)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)和人類(lèi)骨骼結(jié)構(gòu)，建立人體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。從使用頻率考慮，選取人類(lèi)直立行走進(jìn)行分析。對(duì)光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)頻譜分析，采用傅里葉級(jí)數(shù)擬合法建立人體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型并進(jìn)行誤差分析。
　　(2)利用人體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，對(duì)助力外骨骼液壓

3、動(dòng)力單元能耗分析。基于人體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型對(duì)人機(jī)耦合系統(tǒng)進(jìn)行步態(tài)分析，得到助力外骨骼下肢柱塞缸瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合助力外骨骼液壓系統(tǒng)參數(shù)，計(jì)算助力外骨骼液壓系統(tǒng)功率分布。
　　(3)聯(lián)合三維建模軟件Pro/e和分析軟件ANSYS對(duì)助力外骨骼液壓動(dòng)力單元進(jìn)行熱仿真和優(yōu)化。依據(jù)助力外骨骼液壓動(dòng)力單元損失功率，采用ANSYS對(duì)其進(jìn)行熱仿真，利用分析結(jié)果對(duì)助力外骨骼液壓動(dòng)力單元結(jié)構(gòu)優(yōu)化并分析，得到滿(mǎn)足散熱要求的助力外骨骼液壓動(dòng)力單元。