基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的助力系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、助力系統(tǒng)可以增強(qiáng)穿戴者的承載能力，其機(jī)械結(jié)構(gòu)不但可以為穿戴者提供支撐和保護(hù)，同時(shí)也是控制系統(tǒng)和能源系統(tǒng)的安裝平臺(tái)。機(jī)械結(jié)構(gòu)的性能，直接影響整體系統(tǒng)的傳遞效率。采用傳統(tǒng)的物理樣機(jī)設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行助力系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，勢(shì)必會(huì)延長(zhǎng)設(shè)計(jì)周期。虛擬樣機(jī)技術(shù)是一種嶄新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)方法，它是用來代替真實(shí)的物理樣機(jī)設(shè)計(jì)、基于產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)仿真模型的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法，是目前廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。本文結(jié)合人體運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究成果，應(yīng)用ANSYS有限

2、元分析軟件以及MATLAB、ADAMS仿真軟件，通過對(duì)助力系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的研究，完成以下工作內(nèi)容：
　　1.研究人體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)人體的骨骼結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行分析與探索，得到人體下肢骨骼的關(guān)節(jié)角度變化、運(yùn)動(dòng)方式以及運(yùn)動(dòng)自由度，為助力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真分析作鋪墊。
　　2.采用擬人型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)法進(jìn)行助力系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并使用ANSYS軟件進(jìn)行模型的強(qiáng)度分析，為模型的完善提出了修改意見。
　　3.使用三種智能算法，用來解決

3、腿部承載系統(tǒng)液壓缸變幅機(jī)構(gòu)三鉸點(diǎn)安裝位置的優(yōu)化問題；采用模態(tài)動(dòng)力學(xué)分析方法得到助力系統(tǒng)的固有頻率和振型，為結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的預(yù)估和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考；使用ADAMS軟件建立虛擬樣機(jī)，根據(jù)人體步態(tài)分析參數(shù)，模擬人的下蹲和單膝下跪過程，對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真，為液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參數(shù)依據(jù)。
　　4.建立物理樣機(jī)測(cè)試平臺(tái)，使用靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，對(duì)物理樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與虛擬樣機(jī)的計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，為助力系統(tǒng)機(jī)械結(jié)