当前,高压变电所进行接地线的高空装拆作业,使用的主要设备为绝缘作业车和可将作业人员送至预定高度的机械检修平台,这些装拆方式成本高、作业效率低,且在作业过程中存在较大安全隐患,如高处坠落及遭受感应电击等。针对上述问题,设计了一种绳驱动的高压变电站接地线高空装拆装置,阐述了接地线高空装拆装置的工作原理。通过仿真分析,在满足安全指标的前提下,对装置结构进行了轻量化优化,并进行了试制与验证。结果表明,轻量化优化后的接地线高空装拆装置的安全性与稳定性均符合预期,为接地线的高空装拆作业提供了新的选择。

在步态康复训练期间,偏瘫或中风患者容易发生肌肉痉挛,从而导致不能支撑自身而失去平衡,造成二次伤害。针对上述问题,设计了一种由8根绳索驱动的6自由度并联康复机器人,不仅能对患者进行步态训练,还能对患者实施有效的防跌倒保护。首先,对机器人构型进行描述,并利用封闭矢量四边形法建立其运动学模型;其次,结合绳索驱动的特性,依据静力学分析,提出一种机器人力控工作空间的概念及其求解方法。为了避免患者失去平衡后受到二次伤害,基于力控工作空间,进一步提出了一种空间轨迹安全墙,对患者可能会出现的待保护位形进行了分类,并分别研究了其回归安全墙内的空间轨迹路径规划方法。最后,选取了两类不同的待保护位形,研究其沿回归轨迹运动时绳索长度和绳索拉力的变化情况,验证了回归安全墙轨迹规划方法的有效性和合理性。

为模拟人臂腕关节的结构功能,提出了有别于传统仿生关节的3自由度绳驱动并联结构,即动平台与静平台通过一球副连接实现腕关节的转动功能。绳索的引入给机构带来建模和控制上的难度。首先,忽略绳索重力特性,采用Lagrange法建立其标准动力学方程。同时,考虑绳驱动的冗余特性和绳索的单向受力性,提出了绳张力分布优化模型,通过遗传算法得到了绳拉力分布。其次,针对腕关节存在的绳索质量对机构的影响,建立了考虑绳质量的悬链线动力学模型。最后,对两种模型进行仿真,并对比了仿真结果。

基于人体上肢手臂结构特点与运动特性,提出一种轻型仿人绳驱动协作机械臂结构,完成了3-RRRR-(UPU)腕关节并联机构设计;弓形连杆铰链中心连线两两对角相交,交点随动平台相对静平台作球面纯滚动,形成椭圆运动轨迹。构建虚拟圆逼近椭圆误差模型,采集不同尺寸下并联机构运动误差数据进行插值优化处理,得出插值优化模型;在动、静平台分别建立动、静坐标系,构建并联机构运动学简图,完成正运动学分析。通过正运动学分析结果推演出绳索长度与并联机构