摘要：针对现有单组拮抗式配置的气动肌肉关节输出力小、运动范围不足等问题,设计了一种级联气动肌肉仿人肘关节,采用2组拮抗式配置的气动肌肉驱动关节.建立了仿人肘关节模型,并设计了模糊控制器,将关节柔度C、角度作为模糊控制器的输入,上下臂比例K、PI(比例-积分)参数作为模糊控制器的输出.分别采用PI控制和模糊PI控制进行了肘关节位置跟踪实验,通过实验证明了级联方案设计的合理性以及模糊控制方法的有效性.

摘要：以真空环境下具有排气系统的圆盘形简单孔式节流静压气体轴承为研究对象,忽略过渡流,将流场分成黏性流和分子流区域,利用基本流动方程,推导出黏性流转变为分子流的临界半径,计算转变位置处的临界压力,纠正了前人在相关研究中部分计算式推导和分析结果错误。在此基础上,研究了临界半径和临界压力之间的相互制约关系,气流通道、气腔压力、气腔大小等对临界半径和临界压力的影响,润滑气体分子直径、质量和温度对特征压力影响和对气腔压力的约束,给出了提高轴承性能需着重考虑的因素,为真空下静压气体轴承的性能计算和设计参数优化提供了参考。

摘要：产品研发活动包括市场驱动导向和驱动市场导向两种设计模式,后者是各大、中型企业,甚至一些小企业生存和发展的必然选择和挑战。针对驱动市场导向模式的创新实现,通过集成应用需求内生分析、Kano模型、质量功能展开、层次分析法等方法,提出一种探究未来市场未来产品的创新设计方法,并对其应用的过程进行了阐述。最后,以污泥深度脱水设备研发为例,演示并验证了所提方法的应用过程及有效性。

摘要：柔顺控制是共融机器人研究的重点。针对级联式气动肌肉肘关节动力学模型,建立了以滑模位置控制为内环、触力导纳控制为外环的控制结构;设计了带干扰观测器的滑模控制器(SMCDO),证明SMCDO算法的收敛性;将环境等效为弹簧模型,设计了外环导纳控制器,并给出控制律。搭建实物测试平台,分别开展阈值力、力安全阈值测试以及碰撞测试,并分析了刚度系数对修正轨迹和接触力的影响。实验结果表明:关节柔顺性与刚度系数相关;SMCDO内环导纳控制精度优于无干扰观测器的滑模控制器内环导纳控制;所设计的控制算法稳定且有效。

摘要：设计了2个拮抗式气动肌肉关节串联的2自由度腿部机构,基于三元素气动肌肉模型,建立单腿拉格朗日动力学模型.构建了系统状态空间,设计了基于干扰上界的滑模控制(SMC)律.搭建了仿真和实验测试平台.分别采用比例-积分-微分(PID)控制、滑模控制对髋关节和膝关节位置跟踪进行仿真和实验.实验结果表明,与PID控制相比,在SMC控制下髋关节误差降低26.2%,膝关节误差降低25.1%,SMC控制的位置跟踪精度要优于PID控制.在自主研发的四足机器人样机平台上进行测试,在SMC控制下可实现四足机器人的小跑步态.

摘要：肘关节的设计和控制是仿人手臂的研究重点。为了得到肘关节的模型,首先搭建测试平台对单根气动肌肉进行静态建模,再建立级联式肘关节的名义模型,采用最小二乘参数辨识得到模型的参数。基于Luenberger干扰观测器设计了滑模控制律。分别采用PID控制、滑模控制和基于干扰观测器的滑模控制对肘关节位置跟踪进行仿真和实验,在仿人手臂末端夹持半瓶矿泉水作为负载和外界不确定性干扰,测试3种控制算法的性能。仿真和实验结果表明,基于干扰观测器的滑模控制位置跟踪精度和鲁棒性均优于滑模控制和PID控制。

摘要：风电叶片爬壁机器人的曲面爬行步态是研究难点。为此建立了含3个T型和2个I型关节的5自由度仿尺蠖机器人机构模型;通过几何关系分析机构对球曲面的适应性,基于吸附稳定状态建立关节角度幅值与曲率半径之间的函数关系,采用余弦函数设计翻转步态轨迹;基于反馈学习方法、自适应频率Hopf振荡器和Kuramoto耦合,设计关节中枢模式发生器(CPG)单元及其网络;通过学习平面翻转步态得到CPG网络参数初值,再通过在线调节关节角度幅值规划球曲面翻转步态。通过Matlab和Adams联合仿真分析了CPG网络的稳定性;进行了实物样机测试,测试了在叶片曲面上的翻转步态。研究结果表明,利用吸附稳定所需角度幅值可将平面步态调节为曲面步态,CPG在线调节步态规划方法有效。

摘要：将最优控制理论中的双生成函数方法应用到双足步行机器人的在线最优步态生成中.针对线性化的机器人模型,分别以关节角度和力矩为状态和输入变量,考虑能量消耗,构造线性二次型最优控制问题.基于一对生成函数推导得到该问题的解,可以参数化为线下计算系数和边界条件,相对应的求解过程由线下数值积分部分和线上代数运算部分组成.通过设置多步仿真实例进行计算.结果表明,利用该方法可以显著地提高机器人步态的在线生成效率.设计比例微分控制器,当机器人以合理的步长和适当的时间段行走时,由线性化引起的建模误差可以被控制在较小范围之内,非线性模型的轨迹可以很好地跟踪线性化模型的轨迹.

摘要：冲击检测是仿生驱动器研究难点。基于管腔效应,对比分析气动肌肉轴向和径向冲击特性,采用流体阻抗法建立差压信号模型;搭建冲击测试平台,通过实验研究了负载、气压、冲击强度和径向冲击位置对差压信号的影响;对比了径向和轴向冲击时差压信号相频曲线的周期性变化特性;设计自相关函数提取差压信号的周期性特征。实验结果表明,差压信号自相关函数法可有效检测与区分轴向和径向冲击,40组验证实验数据的区分准确率为97.5%.

摘要：针对目前几种山体滑坡、泥石流等岩土变形造成的地质灾害监测方法的不足,提出一种新型岩土变形测量方法,该方法是将螺旋平行传输线与时域反射技术相结合形成的一种变形分布测量技术。设计变形分布式测量标定系统,运用系统中的拉伸装置分别对162 cm螺旋线进行整体拉伸与对500 cm螺旋线进行定位拉伸,同时运用系统中的时域反射装置对被拉伸的螺旋线进行测量,并运用偏最小二乘法分别对2组测量数据进行建模。将162 cm螺旋线整体逐厘米拉伸至195 cm,每拉伸1 cm测量一次时域反射数据,所建模型对拉伸量的预测值最大误差为0.3%。将500 cm螺旋线逐次从起始端至末端每隔10 cm拉伸2 cm,每拉伸一次测量一次时域反射行数据,所建模型对拉伸位置距起始端的距离值最大误差为2%。实验结果说明提出的测量方法能够对螺旋平行传输线的拉伸量和拉伸位置进行准确预测,该方法解决了点式测量"测处未变,变处未测"的不足,并具有比光纤测斜方法更大的测量范围。