下肢外骨骼康复机器人可以有效提高下肢运动功能受损患者的康复效率,减轻康复医师的工作量。设计了一款气动肌肉驱动的下肢外骨骼康复机器人。为探究外骨骼机器人运动状态和各关节运动机理之间的关系,采用拉格朗日方程对下肢外骨骼进行动力学建模,将建立好的虚拟样机模型导入Adams中进行动力学仿真,得到下肢外骨骼康复机器人在不同运动状态下各关节在运动过程中转矩的变化情况,对仿真数据进行分析,验证了数据的正确性,为下一步实物样机制作及驱动器的选择提供了理论依据。

为提高具有远程运动中心(RCM)的内窥镜手术机器人从操作手的定位精度和运动稳定性,对从操作手进行动力学等效,得出构件的等效质心位置,采用拉簧-绳轮对机械臂进行重力补偿;再根据拉格朗日方程建立从操作手RCM机构的动力学模型,采用计算力矩法进行重力补偿。通过Adams对比分析了经重力补偿后从操作手各个关节的运动响应曲线。结果表明,重力补偿模型可有效补偿重力项。

为了降低闭链弓形五连杆沿直线加速翻滚运动过程中的能量损耗,研究了恒势能和变势能翻滚策略下最大翻滚加速度对系统总能耗的影响规律。采用了一种可调整最大翻滚加速度的修正梯形曲线作为系统翻滚角的加速度规律,分别利用恒势能和变势能翻滚策略得到关节轨迹。在此基础上,考虑关节中的黏滞摩擦,运用了含耗散函数的拉格朗日方程求动力学逆解,并通过能耗方程计算系统总能耗。计算结果表明,随最大翻滚加速度的增大系统总能耗先减小后增大;采用恒势能翻滚策略有利于降低系统总能耗。最后,通过Adams仿真验证了理论分析的正确性。

为了避免近似解析解带来的误差，文中利用拉格朗日方程，建立了可完整描述三线摆运动的微分方程，并利用数值分析方法来求解方程。最后通过算例分析了转动惯量与摆动周期的关系曲线以及摆盘、摆线尺寸对测量结果的影响。

空间大型可展天线与卫星平台之间借助可展天线臂相连，故天线臂与卫星间的耦合振动特性直接影响天线的指向精度和工作稳定性。依据天线臂和卫星之间连接方式，采用假设模态法描述天线臂各连杆的弹性变形，将耦合振动位移、天线臂转动副角，以及天线臂的模态坐标作为系统广义自由度，利用非保守系统的啪ge方程，建立了天线臂与卫星间的耦合振动微分方程，采用吉尔（Gear）法进行了数值求解。针对天线臂展开，天线展开，以及卫星调姿3种情况，计算了天线臂与卫星间的耦合振动的相应时间历程，并分析了天线臂与卫星的连接刚度、天线臂刚度等对耦合振动的影响规律，得出合理的结构参数可以有效抑制天线臂与卫星间的耦合振动峰值。

连续循环筛网振网筛是最新提出的一种固控设备,其工作原理与传统筛分设备不同,研究其筛网横向振动规律,有助于其筛分效率的探讨。基于拉格朗日方程和达朗贝尔原理建立了连续循环筛网振网筛的横向振动数学模型,计算了其轨道上筛盘的横向振动理论幅值;建立连续循环筛网振网筛虚拟样机模型,对其运动过程进行了精确模拟。研究发现,连续循环筛网振网筛作双频振动,在一定范围内,随着隔振弹簧刚度变大,会有效抑制链传动多边形效应引起的横向振动,但是对由激振电机引起的横向振动基本无影响。

针对老年人和身体残障人士安全地爬楼和在地面上高效移动的需求,设计了一种行星轮式电动爬楼梯轮椅,详细介绍了该轮椅机构组成、控制系统及其功能特点。通过建立基于拉格朗日方程的行星轮组动态模型,研究了不同等效转矩下行星轮组的角加速度曲线,详细分析了轮椅在爬楼梯过程中的稳定裕度。研究表明,防倾翻支架能有效地提高轮椅爬楼的稳定性。该行星轮式爬楼梯轮椅能够安全有效地帮助老年人和身体残障人士,满足日常出行与攀爬楼梯的实际需求。

为了提升并联机构的运动精度,研究并总结了3T各向同性并联机构在运动过程中由支链产生的柔性变形对其运动轨迹的影响。首先,根据该并联机构的结构分析了其运动学特性。其次,利用空间梁单元的弹性动力学模型、拉格朗日方程、有限元理论以及各条支链的运动学和动力学的约束,对3条支链都在柔性变形情况下建立其弹性动力学方程,并基于Newmark方法进行求解。最后,联立ANSYS与ADAMS软件对该并联机构进行弹性动力学仿真。通过理论计算值与机构模型仿真值的对比,发现3条支链在柔性变形条件下对3T并联机构的运动特性产生了重要的影响,进一步证明了该并联机构弹性动力学模型的可靠性,为其以后的研究与应用提供了重要的理论基础。

本文基于拉格朗日方程和虚功原理，建立混凝土泵车臂架液压驱动系统的运动微分方程，并进行数值求解。利用动力学仿真软件检验求解的正确性，仿真结果显示臂杆转角运动变化平稳，各项参数能够满足混凝土泵车的设计要求。