摘要：【目的】针对气动人工肌肉(Pneumatic Artificial Muscle,PAM)与磁流变阻尼器(Magnetorheological damper,MRB)复合结构的非线性对PAM-MRB膝关节运动轨迹的跟踪精度的影响,提出一种无模型自适应控制(Model-Free Adaptive Control,MFAC)结合迭代学习控制(Iterative Learning Control,ILC)算法的方法。【方法】首先,结合气动肌肉与磁流变阻尼器的力学模型,推导出PAM-MRB柔性膝关节的动力学模型;其次,利用无模型自适应控制结合迭代算法设计出无模型自适应迭代控制器(Model-Free Adaptive Iterative Controller,MFAC-ILC),并使用Matlab软件对所提控制方法的有效性进行仿真验证;最后,搭建样机平台对提出的控制方法进行试验验证。【结果】结果表明,MFAC-ILC比比例、积分、微分(Proportion,Integral,Differential,PID)控制有着更好的控制效果,控制误差降低5°左右;相较于PID控制,MFAC-ILC对PAM-MRB柔性膝关节有着更快的轨迹跟踪收敛速度,跟踪误差降低了2°,并且避免了因为膝关节建模准确性问题带来的轨迹跟踪误差。

摘要：为解决网络驱动的协同设计三维几何模型共享技术的实现问题,提出一种基于特征流的混合式3D几何模型共享机制,提出了基于多粒度的产品几何模型数据结构描述方法和面向模型局部操作的"游历-查询"特征的历史记录来重构模型的特征建模方法。建立了网络驱动的、基于CORBA/JAVA中间插件的3D几何模型特征信息同步传输和共享平台,CORBA/JAVA平台支持多用户、分布数据管理、消息传输、网络通讯以及可扩展性,通过该平台实现了三维模型的实时传输和共享。

摘要：针对轮船螺旋桨清洗时因空间结构曲面复杂而难清理的问题,设计一种搭载于水下吸附式机器人载体上的射流超灵巧机械臂(hyper-dexterous manipulator,HDM)清洗装置.结合无骨架类生物肌肉高自由度特点构建超灵巧机械臂结构,采用虎克铰接的连接方式替换相邻关节连接处的柔性构件,兼顾了高压水射流承载压力高的特点.运用几何分析法对单端机械臂进行正逆运动学建模,基于多关节连杆变换通式推导出基于等圆弧假设下的机械臂模型,进而得出其多关节驱动空间与操作空间的映射关系.仿真实验和物理实验对比结果表明,所设计的机械臂能够达到期望的操作空间位姿,并能在加载实验下保证一定的鲁棒性.

摘要：提出一种为面向装配设计服务的网络协同设计体系结构和网络环境下面向装配设计的建模体系 ,该结构集产品协同设计、装配设计、装配规划、装配系统设计于一体。建立装配关系矩阵、装配信息矩阵、装配信息链表 ,给出了详细的协同机制和算法。该数据结构能方便地进行数据的插入、查询和编辑等工作 ,产品设计和装配规划能够在网络协同设计中和面向装配设计系统中同步地。

摘要：三维几何模型的共享是协同设计的关键,提出用形状特征来表达共享模型,并把形状特征参数化,创建特征模型的参数配置表。共享模型的任何改变均可描述为形状特征参数的改变,并能同时完成参数配置表的修改,通过遍历特征建模的历史记录来重新生产模型。提出了基于Internet的协同设计特征建模体系结构,由3D共享建模、网络特征建模服务器、特征建模用户和标准通信协议等组成。所有用户使用同一服务器,服务器维护3D特征建模、维护设计者意图、确保数据交互的一致性、保证所有用户实时更新并管理所有用户之间的通信交互。

摘要：为了对高速列车牵引变压器悬挂参数进行设计,提出了一种基于几何滤波效应的变压器悬挂参数设计思路。建立车辆-变压器耦合系统模型,推导了车辆振动响应功率谱密度函数,并从轨道不平顺激励函数、车辆设备耦合系统频响函数、车辆系统振动响应谱密度函数的角度出发探讨了滤波效应对车辆系统振动特性的影响,通过将变压器悬挂频率设计为滤波频率来衰减车体的弹性振动。研究结果表明:在低频范围车体极易因为轨道低频激励能量过大引起车体产生强迫振动;两种典型速度下,车体的低阶垂弯模态与轮轨激励共同作用导致车体产生较大振动幅值;车体的高阶垂弯模态因为滤波效应或者激励能量过低导致车体在高阶垂弯模态频率处振幅较小;对于设计时速250 km/h的高速列车,其变压器悬挂频率设计为9.8 Hz能显著衰减车体的弹性振动。研究结果可以为高速列车车下设备悬挂参数设计提供指导意义。

摘要：为解决协同装配设计中敏感信息的保护问题,提出了面向协同装配设计的基于角色显示的技术。在该显示技术中,结合角色的访问控制与强制的访问控制,建立访问矩阵对用户进行访问控制。依据角色的访问权限与特征的安全等级,提出了基于特征的种类删减连续多分辨率模型,定义记录度量α控制不同角色得到的不同分辨率的装配模型。最后,通过建立基于角色显示的协同设计原型系统验证了该技术的有效性。

摘要：为优化共融悬臂柔顺特性,提升换轨精度,以自动换轨装备悬臂算子多体系统为对象,针对换轨机器人龙口悬臂在无载荷、吊轨及施工过程中的末端振动现象,建立在不同模态频率、静力荷载和剪切效应作用下的混阶时空输运模型;引入Bezier插值离散方法,求解机器人共融悬臂混阶时空算子分裂输运变化,得到悬臂末端空间尺度上载荷冲击、惯性偏移与时间尺度上温变梯度、轴向变形等因变参数对悬臂振动特性的影响规律,为共融悬臂的优化设计提供指导。实验结果表明,混阶时空载荷、制动约束与模态频率、惯性偏移呈正比关系,且理论数值分析、仿真模型结果与实验标定数据具有一致性与互证性。

摘要：为解决敏捷制造执行系统的调度优化问题,提出了敏捷制造执行系统调度问题的最大成本最小化的策略。同时提出了一种带扰动因子的蚁群调度算法,使调度问题更接近实际,对敏捷制造执行系统的调度模型进行了分析与描述。设计了状态转移规则、轨迹强度更新规则以及加工成本的决策规则,由蚁群算法确定各批次零件各工序进行柔性加工所用的机床,用蚂蚁种子信息素踪迹更新策略对信息素进行更新,以获得问题的解,仿真实验结果验证了算法的有效性。

摘要：针对现有下肢外骨骼结构与躯体匹配度较低的问题,通过在现有反四边形关节的基础上引入额外的自由度,提出了一种气动人工肌肉驱动的新型可变瞬心人工膝关节。结合可变瞬心外骨骼的运动学分析对其瞬心轨迹方程进行了求解,并采用粒子群算法对膝关节结构进行了优化设计;采用模糊PID控制器对其运动进行了仿真与分析,并进行了实验研究。研究结果表明:提出的新型可变瞬心人工膝关节的瞬心轨迹与人体关节理想瞬心轨迹具有更好的匹配度,为具有人机相容性结构的优化设计提供参考与经验支持。