摘要：基于折纸折叠原理启发的新构型的开发与应用日益成为相关领域的研究热点,其中,平面折痕的设计、三维形体的折叠、构型的运动特点、自由度及与之相配合的驱动设计都是需要解决的问题。首先,在经典的Water-Bomb折纸基本单元的基础上设计出具有单自由度的非汇交折叠单元的平面折痕,将基础折痕进行组合设计以及三维折叠设计,得到两种具有一定刚度且可实现折叠运动的立体单元:可折叠式移动副、可折叠式转动副。同时,由可折叠式转动副启发设计出一种可与基础非汇交单元相配合的软体驱动,并与两种立体单元进行组合,实现了对立体单元的稳定控制;在实验中发现,软体驱动对立体单元输入角的控制可同时控制立体单元的刚度。将两种立体单元进行串联,设计出能够实现完整跨步行走动作的折纸腿及步行机器人,并实现了机器人的行走仿真实验及跨越阶梯实验,得到折纸腿在跨越阶梯时的最大裕度,验证了两种变刚度单元在行走、跨步过程中的特殊性能。

摘要：针对行走机器人存在的驱动复杂、无法适应不同行走环境等局限,基于折纸机构设计出一种新型的具有单自由度的行走机器人的两种腿部折纸构型;通过将三浦折纸(Miura-Ori)折痕转角理论与腿部等效运动学模型相结合,简化运动学的求解并设计出一种新型的驱动方式。将单顶点折纸理论拓展到多顶点的折纸构型之中,得到了不同单元的折痕转角之间的确定关系。提出一种配合折纸折叠状态的步态规划。结果表明,机器人腿部折纸构型能够实现大跨度、大步长的行走步态;由于足部末端的大跨度动作,不与地面发生相对滑动,能够在不同复杂程度的路面实现平稳行走。

摘要：本文设计了一种基于Stephenson六杆机构的新型单足弹跳机器人。建立了基于倒立摆系统的姿态控制方案;创新性地利用串联弹性驱动器(SEA)的被动柔性元件实现增大驱动器的瞬时功率;提出了基于内点法的非线性代数超越方程组的快速寻优方法,据此完成了弹跳机构杆长的优化设计,机构冲程/高度比为073。最后在专业机器人仿真平台Webots中,进行了机构的原地及前向连续弹跳仿真。仿真测试结果表明该弹跳机构可实现连续、稳定的垂直及前向跳跃:机器人最大弹跳垂直高度达34 m(机构高度的11倍);前向弹跳过程中,弹跳高度为30 m、前向弹跳速度为195 m/s;垂直弹跳时驱动器的瞬时峰值功率为电机额定功率的994倍,完全实现了爆发式驱动。为在复杂非结构化或低重力环境下的爆发式弹跳机器人研究做出了有益的探索。

摘要：将折纸结构的折展、柔顺特性和连杆机构的运动特性有机结合,提出了折叠式柔性铰链概念,以及具有预期运动性能的折叠式柔性摆转铰链、扭转铰链及复合铰链的参数化设计方法,建立了刻画折叠角、摆转角/扭转角、保持扭矩间量化关系的静力学模型。针对小型、易损、精密、高价值、形状复杂零部件的自动化取放、组装难题,基于折叠式摆转铰链、扭转铰链串联形成的2自由度折叠式复合铰链,提出了一种新型柔性装配平台。对该柔性平台的柔顺性能仿真结果表明,折叠式铰链的力-位移变化规律与其静力学模型完全一致。本文研究成果可望为新概念柔顺机构、可变形移动机器人、柔顺驱动器/执行器等领域提供全新的柔性铰链方案。

摘要：提出了一种新的翅片管无屑切削挤压复合成形方法。对成形原理及切削、挤压翻转、弯曲成形3个阶段的特点进行了研究,建立了翅片几何尺寸的理论计算公式,分析了适合这种加工的刀具结构特点,给出了刀具的设计原则,通过实验获得了主偏角、切削深度、进给量等工艺参数对翅片几何尺寸的影响规律。理论和实验研究表明:在紫铜材料的成形中,切削深度小于2mm、进给量0.5～3mm、刀具主偏角20°～50°范围内,可以稳定地形成翅高1.5～3.0mm、翅厚0.3～1.8mm的翅片。因此,合理地选择刀具结构及切削用量参数是获得理想翅片形状和尺寸的关键因素。

摘要：针对水下机器人操纵性优化设计中水动力系数预报问题,在水下机器人水动力预报中引入艇体肥瘦指数概念,确定了水下机器人艇体几何描述的五参数模型。提出采用小波神经网络方法预报水下机器人水动力,确定了神经网络的结构,利用均匀试验设计方法,设计了神经网络的学习样本。研究结果表明,只要确定适当的输入参数,选择适当的学习样本和网络结构,利用小波神经网络方法对水下机器人水动力进行预报可以达到较好的精度。

摘要：针对塑料熔体的特性建立数学模型,并根据实际情况对有限元模型进行简化;采用大型有限元分析软件ANSYS对注塑模的瞬态注塑过程进行数值模拟,得到塑料熔体在型腔中的速度分布和压力分布;通过不同工艺参数条件下的结果进行对照分析,可以对工艺参数做出合理的选择;实验表明,该数值模拟法确实能对塑料注射过程的参数进行优化,为设计塑料注射过程工艺参数提供了一种行之有效的途径。