康复机器人准零刚度隔振特性分析与实验.pdf

【康复机器人准零刚度隔振特性分析与实验】 本文主要探讨了康复机器人的低频振动问题及其解决方案，重点在于一种新型的被动隔振机构设计，该机构具有准零刚度特性，能有效减少康复机器人在工作过程中的振动对患者或操作者的影响。这种隔振系统由两个对称的负刚度拉伸弹簧与一个线性正刚度弹簧并联构成。 文章通过静力学分析，建立了隔振机构力-位移和刚度-位移的关系式，确定了在静态平衡位置时机构具备准零刚度特性的参数条件。这表明，在特定参数设置下，隔振系统能够在静态时提供接近于零的刚度，从而在不影响静态承载能力的同时，减少动态刚度，降低低频振动的传递。 接着，通过动力学研究，建立了隔振系统在简谐力和简谐位移激励下的非线性微分动力学方程。利用谐波平衡法，分析了机构参数和激励对系统力传递率和位移传递率的影响。结果表明，这种隔振系统在一定范围内具有良好的低频隔振性能。 为了验证理论分析的有效性，文章还进行了实验验证。实验结果显示，与没有负刚度机构的情况相比，含有负刚度的隔振系统在低频范围内表现出了更优秀的隔振效果，实现了高静态刚度和低动态刚度的优化结合。 这项研究对于解决康复机器人中的低频振动问题具有创新性和实际指导意义。当前，尽管已经有许多针对机器人隔振的技术，如仿生学和主被动结合的方法，但它们往往成本高昂且结构复杂。而准零刚度隔振方案通过巧妙的机构设计，能够在保持承载能力的同时，显著改善低频振动的抑制，适用于轻型机器人的应用，特别是对于足式康复机器人的低频振动问题。 此外，文中还提到了国内外学者在负刚度隔振领域的其他研究，包括使用不同类型的负刚度机构，如轴向力作用下的杆件、欧拉压杆等，并强调了这些负刚度机构在精密工程中的广泛应用前景。通过对比和借鉴这些研究成果，本文提出的新型隔振系统展示了其独特的优势和潜力。 总结来说，康复机器人准零刚度隔振特性分析与实验的研究，为改善机器人系统的振动控制提供了新的思路和方法，对于提升康复机器人的稳定性和用户体验具有重要意义。未来，此类研究可能进一步推动机器人技术在医疗、制造等领域的广泛应用。