摘要：设计了一种4UPS-UPU并联机构,通过矢量代数法求解该并联机构运动学逆解,给出关节变量与末端位姿间的映射关系。采用边界搜索法分析并联机构定姿态时的工作空间,获得工作空间的三维图形,计算工作空间大小。研究该并联机构的支链长度、动静平台半径和运动副转角等结构参数和运动参数对其工作空间大小的影响,为机构的参数优化及轨迹规划提供理论依据。

摘要：膝关节置换术是治疗严重膝关节病变的骨科手术,进行胫骨和股骨病变部位的截骨操作并用人工假体替换,实现缓解膝关节病人疼痛和恢复患者膝关节功能。机器人辅助膝关节置换术的术前规划,根据患者膝关节的CT或MRI扫描图像,基于逆向工程技术重建患膝的三维数字化模型,在三维可视化软件导航下,进行股骨和胫骨截骨平面确定,为医生确定最佳手术方案、辅助医生完成精准的手术操作提供三维可视化界面。综述机器人辅助膝关节置换术的术前规划系统,包括关节三维模型重建、假体设计及术前预植入、下肢生物力线测量、植入假体关节生物力学分析等,阐述了国内外术前规划的研究现状及关键技术,分析了机器人辅助关节置换术的术前规划技术发展趋势。

摘要：步行机器人移动能效率研究有重要意义。针对四足机器人对角小跑步态,对比分析了三种不同足端轨迹的移动能效率问题。将四足机器人的对角小跑步态周期分为摆动相和支撑相,采用D-H坐标法和反变换法进行了腿机构运动学正逆解分析。基于刚体动力学的质心运动定理分析足端接触模型,考虑动态步行中足端与地面间的接触,曲雅可比矩阵建立步行中足端接触力与关节驱动力矩的映射关系,并基于拉格朗日动力学建模法对四足机器人摆动相和支撑相分别进行动力学建模。规划了三种不同足端轨迹,分别为摆线函数、正弦函数和直线函数,对比分析了三种足端轨迹下的运动学和动力学特性。进行完整对角小跑步态周期的能量消耗分析,以移动能耗率为评价指标,对比分析三种足端轨迹的能量消耗,研究四足机器人步高、步距、关节起始角等步态参数对移动能量消耗的影响,为四足机器人的参数优化和轨迹规划提供理论依据。

摘要：针对现有高精度气动位置伺服控制算法复杂、难于工程实现的问题,以灰色关联分析理论为基础,提出基于传统控制算法的灰色关联补偿控制新方法。该方法将灰色关联控制与传统控制相结合,在传统控制回路中增加灰色关联补偿控制器。该补偿控制器根据控制系统实际输出与期望输出数据序列之间的几何形状相似性和距离,计算两者之间的加权灰色关联度,设计灰色关联补偿控制律,对传统控制器的控制输出进行动态补偿。以DGPL型无杆气缸为控制对象,进行气动位置伺服控制的仿真与试验研究,对比灰色关联补偿控制方法与传统控制方法(比例积分微分(Proportional-integral-differential,PID)控制、模糊控制)的控制精度。仿真与试验结果表明,在相同的控制器参数下,灰色关联补偿控制的控制效果优于常规控制器的控制效果,补偿控制器参数经过适当调整,可以实现气动位置伺服系统的高精度控制。

摘要：基于动力学模型的四足机器人运动控制,难以实现适应非结构化环境的稳定步行.开展了基于中枢模式发生器控制策略的四足机器人对角小跑步态仿真分析与实验研究.采用正弦函数规划了四足机器人的足端期望轨迹,采用D-H坐标法进行四足机器人腿摆动相和支撑相的运动学分析,由运动学逆解获得四足机器人足端期望轨迹和关节角位移间的关系.设计了中枢模式发生器的神经振荡器控制器,建立由兴奋神经元和抑制神经元组成的振荡单元模型,输出振荡波控制四足机器人髋关节和膝关节.通过开展四足机器人对角小跑步态步行仿真和实验研究,验证了理论分析和控制方法的正确性,为提高四足机器人机动性奠定基础.

摘要：分析了膝关节置换手术机器人的需求及传统膝关节置换手术的不足,如切骨模板种类繁多、手术操作繁琐、骨平面切割不精确、难于精确定位等问题。对国内外机器人辅助膝关节置换的研究现状进行了综述,介绍了膝关节置换手术机器人系统的基本结构和系统组成,总结了研发机器人所涉及的关键技术,并展望膝关节置换手术机器人的发展趋势。

摘要：前交叉韧带重建张力的设置主要依靠外科医生的经验。为提高膝关节恢复治疗中前交叉韧带重建后张力的有效性和适应性,本文建立具有松弛特性的侧向力学测量模型,设计前交叉韧带在线刚度测量系统,提出"术前检测,术中参考"的新方法。本文选取20个绵羊膝关节进行膝关节稳定性测试,分两组进行前外侧入路单束前交叉韧带重建对比实验,第一组手术医生常规流程进行术中检测;第二组使用前交叉韧带在线刚度测量系统在术中进行检测;之后对上述两组进行术后稳定性实验。研究结果表明,该测量系统测量的张力精度为(-2.3±0.04)%,位移误差为(1.5±1.8)%,术后对两组进行前向稳定性、内旋稳定性和外旋稳定性测试,结果均优于术前(P 0.05)。最终,期待本文建立的该系统可以帮助临床医生判断手术过程中的前交叉韧带重建张力,有效提升手术效果。

摘要：The walking creatures' athletic ability is related to their body' s musculoskeletal system.A kind of musculoskeletal body for quadruped robots is developed,which will be used to assist the leg mechanism to achieve spinning gait in order to improve the robot mobility in unstructured environment.A bionic-flexible-spine model driven by pneumatic artificial muscles(PAMs) is *** the body has the flexible property,the robot can achieve spinning gait quickly,which is similar to walking creatures by coordinated movement between body bending and legs *** kinematics of the bending of the musculoskeletal body and side-swing of leg mechanism of quadruped robot for spinning gait are *** to the stability analysis of spinning gait,the relationship between body bending angle and leg swing angle can be *** PID controller is designed to conduct the bending experiment,and the bending characteristic of the musculoskeletal body is *** results show that the biggest bending angle of the musculoskeletal body can reach 30°.

摘要：随着车辆智能控制系统(AVCS)的研究开发,基础的局部车流特性研究变得十分迫切,针对车辆跟随传统车流跟驰理论存在许多的不足,文中分析了跟驰模型存在的问题,提出采用模糊模型来建立局部车流跟随模型,并针对以往未能解决的隐性知识问题,提出了采用输入输出数据对来设计模糊规则,应用权重来解决规则冲突问题并简化规则库。最后通过实例验证了模糊模型较之跟驰模型的优势。

摘要：文中开展了具有阿基米德曲线形驱动臂的微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)双晶压电执行器的设计、模拟仿真以及实验验证。为验证不同设计的表现,分别设计并制造了全驱动型和半驱动型压电执行器。这2种压电执行器通过商业化的生产工艺制造,与更复杂的MEMS系统兼容。采用有限元法分析了2种执行器的位移与驱动力,还开展实验分别测试了2种执行器的位移与驱动力。研究表明,在相同的驱动电压下,全驱动型压电执行器的性能优于半驱动型压电执行器。当驱动电压为110 V时,半驱动型和全驱动型执行器的实验测量位移分别约为17μm和29μm,相应的驱动力的实验测量值分别约为9 mN和15 mN,实验结果与有限元分析结果相符。仿真和实验结果表明文中提出的执行器设计方案是合理的。