摘要：提出了一种在非结构化环境中具备可靠抓握和稳定栖息能力的仿猛禽机器人,求解了具有最小倾覆力矩的腿部最优尺寸,获得了满足倾覆力矩和动量约束的栖息成功参数域,设计了具有强大抓取力并通过自锁保持可靠抓握状态的欠驱动抓握腿爪.上述确保稳定栖息的动力学参数优化设计,以及确保可靠抓握的精巧腿爪结构,为实现仿猛禽栖息机器人在遥感探测、搜救避险、环境监测等非结构化环境中的广泛应用奠定了基础.

摘要：目前,带臂爪无人机对形状复杂物体的抓取、栖息能力仍然有限,针对这一问题提出了一种可与无人机本体集成、在非结构化环境中具备可靠抓握和稳定栖息能力的仿猛禽无人机.在建立仿猛禽无人机的稳态栖息模型时,求解得到了具有最小倾覆力矩的腿部最优尺寸;建立了无人机的角动量和线动量模型,求解获得了满足倾覆力矩和动量约束、由质心速度角-质心速度-腿角3维参数组合生成的栖息成功参数域;设计了可将瞬时碰撞能量被动转化为强大抓握力、通过自锁来被动保持可靠抓握状态的欠驱动抓握腿爪;完成了无人机样机栖息实验,且实验和仿真的参数变化规律一致,变化连续平稳.上述成果证实了该稳态栖息模型、动量模型及无人机结构设计方案的合理性,为后续实现仿猛禽栖息无人机的位姿实时控制,以及无人机在遥感探测、搜救避险、环境监测等非结构化环境中的广泛应用提供了理论和方法指导.

摘要：为了解决上肢损伤患者所采用的协同和康复机构较为繁杂且昂贵的问题,课题组提出了一种可穿戴柔性外手指系统,能够与伤残手臂协同动作进行抓取。设计了欠驱动外手指本体结构,通过使用柔性关节减少了驱动器数量、结构质量及机构复杂性,同时使外手指获得了对不同外形及尺寸物体的抓取适应性;建立了外手指包络抓取过程的运动学和静力学模型;设计了外手指系统样机本体及驱动、控制模块;进行了弯曲运动仿真和样机抓取实验。仿真和实验结果表明该外手指系统能够稳定地实现对不同外形物体的包络抓取运动。该柔性外手指理论建模和结构设计具有合理性,有助于上肢损伤患者对物品进行抓取。

摘要：针对折纸结构存在的刚度恒定不变及刚度不足难题,基于折纸结构和颗粒阻塞原理,笔者提出一种质量小、惯量低、刚度调节范围宽、空间折展比大、制作成本低的变刚度可折叠柔性操作臂。首先,设计了由多个折叠柔性单元串联而成的折叠柔性臂的三维结构方案;提出基于颗粒阻塞原理的折叠柔性臂的刚度调节方法,完成了柔性臂变刚度系统方案设计;提出电机驱动、绳索传动的折叠柔性臂驱动方案,以实现柔性臂的位姿变换;最后,完成变刚度折叠柔性臂的样机制作和弯曲变形实验、刚度测试实验测试。样机实验测试结果表明:所提出颗粒阻塞变刚度可折叠柔性臂的弯曲实验结果与运动学模型、刚度模型的理论计算结果较为一致,验证了该变刚度柔性臂的设计方案的正确性。