摘要：A design and optimization approach of dynamic and control performance for a two-DOF planar manipulator was *** the kinematic and dynamic analysis,several advantages of the mechanism were illustrated,which made it possible to obtain good dynamic and control performances just through mechanism *** on the idea of design for control(DFC),a novel kind of multi-objective optimization model was *** were three optimization objectives:the index of inertia,the index describing the dynamic coupling effects and the global condition *** indexes to characterize the designing requirements such as the velocity of end-effector,the workspace size,and the first mode natural frequency were regarded as the *** cross-section area and length of the linkages were chosen as the design ***-II algorithm was introduced to solve this complex multi-objective optimization *** criteria from engineering experience were incorporated into the selecting of final parameters among the obtained Pareto solution ***,experiments were performed to validate the linear dynamic structure and control performances of the optimized mechanisms.A new expression for measuring the dynamic coupling degree with clear physical meaning was *** results show that the optimized mechanism has an approximate decoupled dynamics structure,and each active joint can be regarded as a linear SISO *** control performances of the linear and nonlinear controllers were also *** can be concluded that the optimized mechanism can achieve good control performance only using a linear controller.

摘要：为实现骨科手术自动化,研制了用于获取断骨位置和姿态信息的全自动C形臂X光机,但其结构形式决定了它是一种典型的大惯量、高柔性机构,易于产生残余振动。残余振动的存在不利于图像的连续拍摄,且影响拍摄质量。采用输入指令整形技术,针对系统的一、二阶模态,设计输入指令整形器,对系统的输入指令进行整形滤波后,有效地消除了残余振动,提高了系统的响应速度。输入指令整形方法本质上是设计一种滤波器,采用该方法抑制残余振动不需要对原有系统的结构和硬件作任何改动。实验证明,这种方法对于抑制大惯量、高柔性系统中存在的残余振动问题是有效的。

摘要：移动手臂为刚性较差的悬臂梁,在路面不平度随机激励下产生较大振动,从而降低机器人系统可靠性和手臂抓持稳定性。针对上述问题,首先应用拉格朗日方法建立了移动平台垂向动力学模型,并针对于手臂质量分布不均的特点,采用集中质量单元和Euler-Bernoulli梁单元建立了有限元离散化垂向动力学模型;进而将以上两种模型通过结点约束条件联立建立了整个移动手臂的垂向动力学模型。基于此模型,利用高效的虚拟激励法和精细积分算法分析非平稳随机激励下的移动手臂动态响应的算法。得到了移动手臂在不平地面非平稳随机激励下的动态响应,为机器人悬架设计和移动手臂振动控制提供了快速分析方法。

摘要：针对自行设计的两轮自平衡机器人Opyanbot建立了动力学模型,应用最优控制和两轮差动等控制方法设计了控制器,提出了针对两轮自平衡机器人平衡和行进的新策略。为了提高两轮自平衡机器人的控制效果,利用基于DSP数字电路的全数字智能伺服驱动单元IPM100分别精确控制左右轮电机,并利用上位机实时控制机器人的运动状态,提高了控制精度、可靠度和集成度,得到了很好的控制效果。

摘要：通过求解3-PTT并联机构各支链的螺旋系得到各支链的速度约束子空间。在机构采取不同的虎克铰安装角度时,根据各支链速度约束子空间的基分析了动平台的自由度及其输出速度分量之间的耦合情况,得到4种不同特性的3-PTT并联机构,其中两种连续机构,用ADAMS软件进行了仿真验证。此外还分析了3-PTT并联机构出现奇异位形的条件及相应位形时,机构丧失或增加的自由度。

摘要：以残障人士和老年人最常见的10项日常活动作为辅助目标,研制了一款安装于电动轮椅上的6自由度轻型作业臂。文中对作业臂的本体、末端手爪和控制器进行了详细设计。对该作业臂安装于轮椅上可操作度的分析表明:作业臂在常见作业点上具有良好的操作性能;典型喝水服务试验则表明该作业臂能辅助残障人士和老年人的日常生活,为带作业臂智能轮椅系统进入残疾人和老年人的生活奠定了基础。

摘要：针对现有仿人机器人造价高的缺点,文中设计了一款低成本的小型双足机器人研究平台。根据仿生学原理确定机器人的比例尺寸,根据机器人的功能要求确定其自由度配置,选择了合适的材料和驱动元件。对所设计的机器人进行了步态规划,并在仿真软件中对机器人静态步行进行了仿真。

摘要：机器人辅助微创外科手术技术是近年来医疗机器人领域的研究热点之一, 阐述机器人辅助微创外科手术技术在国内外的研究现状,在分析微创外科手术过程后,提出微创外科手术机器人系统的设计方案,并就机器人系统安全与故障诊断、主从遥控、虚拟现实和图像导航等关键技术进行深入分析。

摘要：为研究混凝土断裂特性与尺寸效应,引入断裂能和等效应变表示混凝土的损伤演化规律,结合混凝土塑性变形特征,提出基于断裂能的混凝土弹塑性损伤本构模型,并建立相应的数值计算模型。为验证数值计算结果的合理性,引入改进的能量尺寸效应公式进行对比分析。通过对三点弯曲梁的有限元数值模拟和断裂参数敏感性分析发现,尺寸较小的梁失效时,断裂过程区未扩展至特征长度,限制了能量耗散,从而提高了梁的抗断裂能力,增强了梁的名义强度;随着尺寸增大,失效时的断裂过程区逐渐接近特征长度,梁的名义强度逐渐减小;当断裂过程区达到特征长度后,结构名义强度不再随梁尺寸的增大而减小。

摘要：研究医疗诊断图像。针对计算机断层扫描图像CT和核磁共振图像MR I只能提供人体内部的二维图像,医生们只能凭经验由多幅二维图像去估计病灶的大小和形状,"构思"病灶与其周围组织的三维几何关系,给诊断带来了困难。为了使手术医疗诊断和治疗规划更准确。提出了设计和实现一个交互性的医学图像三维重建和可视化系统。首先给出了医学图像可视化算法原理;然后进行了三维重建可视化系统设计。最后以VC和VTK为开发工具设计程序,实现了CT文件的读取、图像数据的显示和基于MC算法和MS算法的三维模型的重建。仿真结果表明:既可以作为单独三维可视化系统用于医疗诊断,也可以针对不同手术的需要进行功能扩展,证明诊断图像显示更精确,为手术提供了科学手段。