摘要：为了提高微操作系统适应复杂操作任务的能力,本文以多自由度多指电热驱动微夹持器为研究对象,开发了应用于宏微操作的遥操作系统。首先,基于人体仿生结构,设计了4自由度可穿戴外骨骼手作为主端操作手,实现了对从端多自由度电热驱动微夹持器的遥操作;其次,通过改进的DH (De-navit-Hartenberg)法建立外骨骼手的运动学模型,基于MATLAB的机器人工具箱进行工作空间仿真,并应用笛卡尔空间映射算法解决主从操作手工作空间不匹配的问题,实现外骨骼手从宏观毫米精度到微观微米精度的映射;最后,通过MATLAB系统辨识工具箱建立了电热驱动器的仿真模型,使用超前调节方法优化被控模型,并采用PID算法实现了系统的位置闭环控制,仿真结果显示,采用该控制方法使得微夹持器的响应速度有效提高了约3倍,并具有更小的超调量和稳态误差,能够满足微操作的应用需求。

摘要：干粉吸入给药是一种有效治疗肺部疾病的重要手段,临床应用逐年增加。雾化通道是干粉吸入装置中起到使药物解聚雾化、输送的重要结构,直接影响疗效。本文综述了不同雾化通道的结构及原理,设计中使用的数值模拟技术,及药物微粒雾化、沉积效果体外性能检测与评价的相关方法。

摘要：对一种空间3自由度并联机器人(3-RRS并联机器人)进行运动学和动力学分析。此并联机器人的机构由一个动平台和一个静平台通过3个同样的转动副—转动副—球面副的支链组成。完全描述此并联机器人动平台的位置和姿态需要6个变量,即平台上一参考点的3个位移和3个转角。由于此并联机器人拥有2个转动自由度和1个移动自由度,所以,在动平台的6个位姿变量中只有3个变量是独立的。首先,推导此种并联机器人动平台的6个位姿参数之间的约束关系,给出这些变量之间的解析表达式。然后,基于Lagrange方程建立此并联机器人的动力学模型。在此基础上,通过算例分析驱动构件角速度、驱动力/力矩和能耗的变化规律。这些内容为进一步研究此种空间并联机器人的动态性能、机构优化设计和系统控制等都有非常重要的意义。

摘要：对一种空间3自由度并联机器人(3-■RC并联机器人)进行动力学分析。此并联机器人的机构由一个动平台和一个静平台通过3个同样的转动副—转动副—圆柱副支链组成。基于Lagrange方程导出3-■RC并联机器人的动力学模型,并分析此并联机器人的动力学特性。通过一个算例,讨论3-■RC并联机器人的等效转动惯量、驱动力/力矩和能耗的变化规律。结果表明,对于给定的运动规律,机构位形对系统的等效转动惯量和驱动力/力矩的影响很大。研究对进一步分析3-■RC并联机器人的动态特性、机构优化设计和系统控制等实际工程应用具有重要意义。

摘要：采用有限元软件SAMCEF Mecano,建立了多轴联动龙门式加工中心主体结构的仿真模型,基于结合面特性参数数据库,采用用户自定义矩阵来处理机床结合部的接触问题,对加工中心进行了静、动态特性分析,得出了加工中心的静刚度、模态振型、动刚度。找出了机床的薄弱环节。通过建立动态的有限元模型,对加工中心进行了动力学分析,得出不同时刻应力变化云图。验证了静、动态特性分析的正确性。这些内容为进一步的研究加工中心的动态特性、结构优化设计以及轻量化设计提供了重要依据。

摘要：建立了高速龙门式加工中心的模态分析有限元模型。通过对该模型模态分析计算,并展开模态实验,分别得到了前四阶固有频率和相应的振型。计算结果与模态实验结果相比较,检验了有限元模态分析与实验模态分析两种方法。

摘要：下肢康复机器人是一种针对下肢功能障碍进行针对性康复训练的工具,能够为神经损伤导致的行走功能障碍患者提供安全、有效的步行训练,其结构和功能是影响患者功能恢复的关键因素。因此对下肢康复机器人的结构和功能进行系统总结能够为结构优化和功能提升提供重要的参考。本文从下肢康复机器人的分类、驱动方式和临床应用三个方面对下肢康复机器人的研究现状进行综述,并对下肢康复机器人的研究方向进行展望。

摘要：叶片是影响风力机稳定性和可靠性的重要部分,对其开展优化设计能够提高发电效率和减小发电成本。本文在对近年来风力机叶片优化设计研究现状进行分析的基础上,分别从群体智能优化、进化优化和数学优化三个方面对风力机叶片的优化特性进行综述,最后对风力机叶片优化设计的发展趋势进行了展望。

摘要：目的提出一种新型的标本取物袋结构设计方案,以期能够用于经自然腔道内镜手术(natural orifice translumenal endoscopic surgery,NOTES)。方法首先,设计一种含有伸缩骨架装置、驱动结构装置、固定装置的标本取物袋结构;然后,采用MATLAB中的FMINCON函数将伸缩骨架装置的非线性化问题进行优化分析;最后,通过MATLAB对伸缩骨架装置进行运动学分析,得到伸缩骨架装置和驱动装置的角速度、角加速度曲线。结果优化设计得出驱动装置最佳运动距离区间为50~60 mm,并通过模拟实验验证了机构驱动效果。结论用于NOTES结直肠手术的新型标本取物袋结构设计方案合理,符合临床需求,具有良好的应用前景。

摘要：目的当刚性驱动器直接作用于关节时,由于关节缺少对驱动力的缓冲,容易对其造成损伤。为此,本文拟设计一种柔性关节驱动器,以实现柔性变刚度驱动。方法采用弹簧和扭簧组合实现不同驱动力下驱动器刚度的变化。通过调节电机的转速实现弹簧、扭簧的压缩以及正反向的运动,并确定弹簧及扭簧的参数。最后搭建柔性变刚度关节驱动器实验平台,通过选用不同劲度系数的弹簧、扭簧进行低力、中力和高力模式下的柔性驱动实验,以验证柔性关节驱动器设计的合理性。结果选取弹簧的刚度为10 N/mm、扭簧抗扭刚度为0.1 N·m/rad。当驱动力较小时,弹簧压缩,扭簧不发生作用;当驱动力较大时,扭簧扭转,弹簧不发生作用;当驱动力介于二者之间时,弹簧和扭簧同时发生作用。结论柔性关节驱动器能够在不同驱动力作用下使扭簧和弹簧发生作用,实现柔性变刚度驱动的目的。