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体育训练机器人是机器人研究领域的前沿课题之一,是一种具有广阔应用前景的特种机器人。本课题研制的训练机器人可以帮助运动员完成专项力量训练,并对运动员的机能运动生理参数进行测定。本文对训练机器人进行了机械本体设计,对样机进行运动学和动力学分析,并对驱动部分的液压系统做了设计和装配调试,最后完成了电阻应变检测系统硬件和软件的设计。主要研究内容如下:
首先,确定了训练机器人需要达到的技术指标,在此基础上完成了训练机器人的机械结构的设计,用计算机三维建模软件设计了虚拟样机,并加工完成了实物样机。
其次,将训练机器人的三维实体模型导入ADAMS,施加约束,定义相关运动函数,对训练机器人的运动进行了样机仿真,获得了必要的驱动参数,对运动过程中受力情况做了准确判断。
第三,对作为主要驱动部分的液压系统进行了参数设计和装配调试,并推导出系统的传递函数,对系统的稳定性和动态响应进行了分析,为之后的伺服闭环控制提供了参数。
第四,设计了基于电阻应变片的检测力传感器以及虚拟应力检测系统的软件设计。
第五,建立了阀控缸力控制系统的数学模型,对系统的数学模型进行了仿真,分析了负载刚度对系统力加载精度的影响,并对力控制系统采用PID校正控制。
最后,在实验室装配出实物样机,对训练机器人的性能进行测试,实验证明其基本达到了设计的技术指标。