摘要：研究啮合式磁阻电动机(Geared reluctance motor,GRM)结构参数的设计原则和自动优化问题。在文献[11]给出的GRM参数化模型基础上,通过研究平均转矩随结构参数改变而呈现的变化趋势,提出各个参数的设计原则。为减少人工设计工作量和寻找全局最优点,提出基于遗传算法的GRM自动优化设计方法,充分考虑优化过程中各参数的约束条件,以及各参数之间的互约束关系,详细研究摆线齿轮的强度约束、齿形约束和齿数圆整问题。然后利用提出的优化算法对一台样机进行优化设计,使平均转矩提高了35%左右。最后用有限元法对优化后的GRM转矩特性进行了验证,结果表明优化设计的理论转矩比有限元验证值误差在3%以内,证明了优化算法的正确性。

摘要：针对RFID标签搜索过程中产生的安全与隐私问题,设计了一个轻量级无服务型RFID安全搜索协议.通过严格时间戳的方式对移动读写器的时间权限进行管理,提出松散时间戳和HASH函数相结合的方式对无线信道进行安全防护,其利用HASH函数的单向性保证了协议消息的完整性和保密性,利用碰撞原理实现了可调节的隐私强度及搜索效率.在UC框架下证明了协议满足通用可组合安全性,使得协议可运行在并发环境当中,在标准安全模型下证明了协议满足抵抗重放、去同步、跟踪及匿名性等攻击方式,提出的搜索协议具有强安全性和强隐私性.

摘要：研究关节驱动柔性臂这一非最小相位系统的点对点定位与振动抑制问题。基于闭环动力学原理,将伺服反馈约束理论与Rayleigh-Ritz法相结合,建立耦合关节控制器动力特性的柔性臂振动偏微分方程,由此证明柔性臂实现点对点定位的同时进行振动抑制的可行性。采用微分几何输入/输出线性化方法重新定义观测输出,在新坐标系下将原系统分解为输入/输出子系统和内部子系统,并导出零动力学方程。设计一种全局终端滑模控制器,不仅使输入/输出子系统在有限时间内快速收敛至零,而且避免了常规滑模控制的抖振问题,利用极点配置法设计零动态子系统的控制器参数使整个系统Lyapunov稳定,通过数值仿真验证了所设计控制策略的有效性。设计并建立试验平台,试验结果表明仅以关节处的驱动电机为作动器可同时实现柔性臂系统的点对点定位与快速振动抑制。

摘要：在非重力场中,考虑控制器动态反馈的影响,对存在控制器定位约束的柔性臂系统进行动力分析,研究其在相对平衡位置的模态特性.以具有柔性关节和弹性臂杆的可控柔性臂为研究对象,分析了控制器作用下的反馈约束特性,将控制器位置和速度增益引入力边界条件,得到了耦合控制器参量的模态特征方程,证明了反馈约束的存在使得系统特征频率为复频率,且模态主振型是复变函数.通过数值仿真,明确了可控柔性臂的模态特性与控制器增益之间的关系,得到了不同于经典振动理论的结论.设计了可控柔性臂的仿失重实验平台,试验模态结果证明了理论分析的有效性.

摘要：提出了一种融合轮椅助行与康复训练为一体的移动式康复训练机器人的设计,该机器人除可实现坐、卧、站、助行等基本功能外,还兼具下肢康复训练能力.首先对移动式康复训练机器人的结构原理进行了介绍,其次针对机器人坐姿状态下的下肢康复机构进行了运动学建模.针对坐姿状态下下肢训练机构关节空间与训练空间的广义坐标不同,建立了下肢训练机构训练空间与关节空间的映射关系模型.最后基于所设计的下肢训练机构,对其可实现的典型训练模式进行了规划分析,证明了本研究中下肢康复机构设计的有效性.

摘要：提出一种基于误差模型的机器人运动学位置参数和角度参数分离标定方法.利用MCPC(modified complete and parametrically continuous)方法建立机器人运动学方程,推导相对于惯性坐标系的机器人运动学误差模型,提出将位置参数与角度参数分离的运动学参数标定方法.为了解决标定过程中关节角度误差问题,设计一套基于关节角度校正的机器人运动学参数标定实验方法.实验结果验证了所提出方法的有效性.

摘要：针对空间机械臂执行负载操作任务突发关节失效引起的关节负载补偿力矩突变问题,建立了关节负载补偿力矩突变优化模型及求解方法。首先分析关节负载补偿力矩突变原因,以故障瞬间力矩突变量最小为目标,考虑突发关节故障,建立关节负载补偿力矩突变优化模型;其次构造含有抑制系数及静力学可操作度梯度的关节力矩修正项,并构造最优抑制系数函数,求解关节力矩突变优化问题;最后通过仿真对关节负载补偿力矩突变优化方法的正确性和有效性展开验证。结果表明:通过搜索最优抑制系数,突发关节失效引起的关节负载补偿力矩突变可被有效抑制,平均抑制率高达89. 26%,且末端操作力精度不受影响,保证了空间机械臂负载操作任务安全可靠完成。

摘要：针对空间机器人目标捕获过程中的碰撞问题,提出了一种碰撞运动分析算法.基于空间机器人运动学和动力学模型,利用碰撞过程中产生冲量的原理建立了碰撞动力学模型.针对具体的碰撞模型,利用空间解析几何的方法进行了空间机器人与目标物之间的碰撞检测,设计了碰撞发生后机器人的运动分析算法.最后,通过仿真实验验证了该算法的正确性和适用性.

摘要：研制了一种具有动平衡和载人行走能力的双轮机器人样机.介绍了机器人的工作原理和机构组成,分析了机器人的动态行走特性,设计开放式控制系统,提出了由电流环、速度环和位置环组成的三回路控制策略.该机器人具有体积小、结构紧凑、安全性高的特点.实验结果表明,该机器人具有载人行走的能力,能够有效地实现机器人的动态平衡控制.

摘要：基于非线性滑模控制方法,对一种欠驱动的球形机器人的运动控制问题进行了研究.球形机器人的输入由两个相互正交的力矩组成.在非完整约束的条件下,分别建立球形机器人的运动学和动力学模型,并通过输入变换将动力学模型变换为一个两输入的二阶系统.基于非线性滑模控制方法分别设计了横向姿态控制器和纵向速度控制器,可以保证被控的运动状态收敛到期望的邻域内.仿真和实验结果验证了所建立的动力学模型和控制方法的有效性.