摘要：将折纸结构的折展、柔顺特性和连杆机构的运动特性有机结合,提出了折叠式柔性铰链概念,以及具有预期运动性能的折叠式柔性摆转铰链、扭转铰链及复合铰链的参数化设计方法,建立了刻画折叠角、摆转角/扭转角、保持扭矩间量化关系的静力学模型。针对小型、易损、精密、高价值、形状复杂零部件的自动化取放、组装难题,基于折叠式摆转铰链、扭转铰链串联形成的2自由度折叠式复合铰链,提出了一种新型柔性装配平台。对该柔性平台的柔顺性能仿真结果表明,折叠式铰链的力-位移变化规律与其静力学模型完全一致。本文研究成果可望为新概念柔顺机构、可变形移动机器人、柔顺驱动器/执行器等领域提供全新的柔性铰链方案。

摘要：针对行走机器人存在的驱动复杂、无法适应不同行走环境等局限,基于折纸机构设计出一种新型的具有单自由度的行走机器人的两种腿部折纸构型;通过将三浦折纸(Miura-Ori)折痕转角理论与腿部等效运动学模型相结合,简化运动学的求解并设计出一种新型的驱动方式。将单顶点折纸理论拓展到多顶点的折纸构型之中,得到了不同单元的折痕转角之间的确定关系。提出一种配合折纸折叠状态的步态规划。结果表明,机器人腿部折纸构型能够实现大跨度、大步长的行走步态;由于足部末端的大跨度动作,不与地面发生相对滑动,能够在不同复杂程度的路面实现平稳行走。

摘要：针对多轴联动混联加工平台的构型创新需求,综合出一种支链中含平面缩放结构单元的新型2R1T并联机构--3-P_zP_xS。提出并优选了支链构型,验证了机构自由度;推导获得了机构位置正逆解析解,便于后续的运动规划及控制;基于机构雅可比矩阵,确定了机构发生正运动学奇异的位形参数条件;采用边界搜索法获得机构可达工作空间后,确定机构具有大的转动能力。相关成果为混联高效数控加工中心的研究奠定了理论基础。

摘要：本文设计了一种基于Stephenson六杆机构的新型单足弹跳机器人。建立了基于倒立摆系统的姿态控制方案;创新性地利用串联弹性驱动器(SEA)的被动柔性元件实现增大驱动器的瞬时功率;提出了基于内点法的非线性代数超越方程组的快速寻优方法,据此完成了弹跳机构杆长的优化设计,机构冲程/高度比为073。最后在专业机器人仿真平台Webots中,进行了机构的原地及前向连续弹跳仿真。仿真测试结果表明该弹跳机构可实现连续、稳定的垂直及前向跳跃:机器人最大弹跳垂直高度达34 m(机构高度的11倍);前向弹跳过程中,弹跳高度为30 m、前向弹跳速度为195 m/s;垂直弹跳时驱动器的瞬时峰值功率为电机额定功率的994倍,完全实现了爆发式驱动。为在复杂非结构化或低重力环境下的爆发式弹跳机器人研究做出了有益的探索。

摘要：变胞机构在不同工作阶段会呈现拓扑结构形式不同的运动构态,为便于描述变胞机构各运动构态之间的关系,提出了变胞机构全构态的概念,据此提出了变胞并联机构的构型综合原理,即首先综合出变胞机构的全构态机构,然后由全构态机构经由其约束的增加(或自由度的衰减)演变为某一具体构态机构。构建了基于单自由度空间闭链机构的可重构动平台,据此实现了变胞并联机构的多运动构态切换。根据提出的变胞并联机构构型综合原理,对一种可实现三/四自由度构态切换的新型变胞并联机构进行了构型综合,然后将三重对称Bricard空间闭链机构作为变胞机构的可重构动平台,设计出了一种新型变胞并联腿机构。