摘要：为了提高柔性机器人的动力学性能,设计了一种基于变支点杠杆原理的旋转式串联变刚度驱动器.设计中心对称式刚度调节机构,降低了驱动器内部的摩擦力;通过双层轨道设计,克服了支点与其他受力点间的几何约束,实现零到无穷大的刚度变化范围;引入对称式阿基米德螺线凸轮槽机构保证了两个支点同步运动.在此基础上,建立驱动器动力学模型,设计积分比例(PD)控制器并对驱动器的性能进行了评估.实验结果表明:在-100°~100°运动范围内,驱动器的位置跟踪误差均方根值为0.25°;在10~110 N·m/rad刚度调节范围内,刚度跟踪误差均方根值为0.55 N·m/rad.

摘要：为了提高移动机器人在室内人机共融环境下的运动安全和交互性,提出了一种融合行人运动信息的室内移动机器人动态避障方法,同时考虑任务约束和社会规则。首先,利用YOLO v3算法和Deep Sort算法分别对室内环境中的行人进行实时检测与目标跟踪,计算行人在过去时刻的历史轨迹。然后,利用Social-GAN算法构建行人交互模型,实现轨迹预测。在此基础上,将行人的运动状态融合进机器人避障算法之中,根据社会规则设计评价函数,对机器人采样速度样本进行评估,使移动机器人能够以安全和舒适的方式绕过行人,确保室内人机共融环境下移动机器人的社会接受性。通过实验对比分析,与传统DWA方法相比,本文方法不仅可以提高机器人导航避障效率,在相同室内场景下导航避障时间由23.56 s提高到19.38 s,而且可以有效降低与行人发生碰撞的风险,保证机器人导航的安全和社交性。

摘要：变刚度驱动器(variable stiffness actuator,VSA)是发展新一代柔性机器人的核心技术之一,由于其模型存在参数不确定性和外部干扰等原因,针对其控制器的设计仍面临着挑战。为解决该问题,提出了一种基于非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer,NDOB)的复合控制方法,用于实现模型扰动下的VSA刚度与位置控制。与现有针对VSA的非线性控制方法相比,基于干扰观测器的复合跟踪控制方法的最显著优势在于引入了一种新的建模方法用于分析VSA在模型参数不确定、外部干扰和弹性形变等复杂摄动时的动力学;提出一种基于反馈线性化和NDOB的复合控制方法以提高驱动器跟踪精度、增加驱动器针对不确定因素时的鲁棒性。仿真和物理样机试验均验证了所提控制方法的有效性。

摘要：针对声管固定方法对微环音气流压电发电机最大输入功率的影响,提出了应用有限元和间边界元相结合的方法,对不同固定方法下的声管,数值模拟腔体受谐波(正弦波)激励的振动响应。在满足压电换能器最大机械功率条件下,选择合适的声管固定方法。结果表明:结构尺寸一定时,固支-固支固定有利于提高固有频率;结构尺寸越小,不同固定方法所对应的固有频率差异越大;固支-固支固定下,声管的基频较高且其偏差影响小。不同固定方法和不同尺寸下声管的谐响应和基频变化趋势,为微环音气流压电发电机的设计提供参考,也为进一步的换能器设计和验证实验提供了依据。

摘要：可拉伸温度传感对实现人机触觉交互和温度调节至关重要,这些传感元件需要贴合特异性表面,且在拉伸条件下保持温度感知的精度.现有可拉伸温度传感器由于温度和形变引起电阻变化的相互干扰,在拉伸过程中存在固有的传感不稳定问题.本文提出了一种超可拉伸水凝胶热电偶,通过构建具有动态交联双网络的热电水凝胶,实现水凝胶热电偶的超拉伸性.通过设计的P型和N型热电水凝胶,构建热电偶单元.热电偶表现出1.93 mV K^(-1)的高塞贝克系数,即使在100%的拉伸应变下,灵敏度依然保持稳定.本文的研究结果为可拉伸温度传感器提供了一种新的策略,并有望广泛应用于智能可穿戴设备.

摘要：磁流变液在工程应用中的优势已经在诸多领域得以体现,稳定性要求也随着应用环境的不同而变化。其稳定性主要受基液黏度、磁性颗粒体积分数以及所添加的活性剂等因素的影响。孔口出流是液压和气压传动中应用十分广泛的流动形式,磁流变液的孔口出流分析对于节流调速和伺服系统工作原理具有重要的作用。