摘要：针对现有星球车移动系统因摩擦系数需求较大而制约其越障能力的问题,提出一种摩擦系数需求较小、越障能力强大的新型主-被动悬架式六轮移动系统构型。该移动系统采用双差动连杆悬架机构连接前后两节的三对车轮,具有被动、半主动和主动三种行驶运动模式。建立星球车的运动学和准静力学模型,对三种模式的垂直越障性能进行了分析,获得了实现越障车轮所需的摩擦系数,并以此作为评价指标,对所设计的星球车移动系统和其它典型星球车移动系统的越障性能进行了对比讨论。建立了所设计的星球车移动系统的虚拟样机模型,校验了其半主动和主动模式的垂直越障性能。计算与仿真结果表明,所设计的新型主-被动悬架式星球车半主动模式的垂直越障能力与摇臂-转向架式悬架星球车相当,主动模式的垂直越障能力相较于摇臂-转向架式悬架星球车有显著提升。

摘要：近年来,具有神经控制和感觉反馈能力的双向生机接口成为智能上肢假肢的发展趋势。目前,大部分的研究集中在上肢假肢的机构、传感器设计和神经控制等领域,而在感觉反馈方面的研究较少,缺乏合适的感觉反馈降低了智能假肢的操作性能并限制了假肢的实际应用。首先概述了智能假肢双向生机接口的现状,然后详细介绍了基于经皮神经电刺激、振动刺激、压力刺激等感觉反馈方法,以及感觉替代、模态匹配、躯体特定区匹配等感觉反馈策略,在此基础上对上肢假肢感觉反馈的自然性和交互信息的多模态等发展趋势进行了展望。

摘要：为节省整机实验成本,实现运用垂直降落运载器缩比模型试验反演原型的着陆过程,为垂直降落运载器着陆研究提供便利,运用相似性分析理论,建立垂直降落运载器着陆过程的缩比模型,定量反映其原型着陆过程的动力学行为。针对着陆过程中碰撞、缓冲两种典型动力学行为建立分析模型,碰撞过程分别以速度跳变及冲击力作为分析目标,建立离散型、连续型(包含弹性与弹塑性两种模型)碰撞模型,采用量纲分析法和方程分析法,分别导出原型-缩比模型间的相似准则及力学参量比例关系。开展垂直降落运载器原型、缩比模型着陆过程仿真,验证离散型碰撞与连续型弹性碰撞、缓冲过程及着陆过程的动力学、运动学相似性,仿真结果数据与相似性分析理论推导吻合程度较高,该成果可为垂直降落运载器缩比样机设计及等效试验提供理论依据。

摘要：星球熔岩管是进入星球地下的捷径,具有较高的科学探测及资源勘探价值。提出了一种新型系绳星球熔岩管探测子车,并开展其参数化设计研究。面向熔岩管管口大坡度斜坡绳索释放回收问题以及熔岩管内探测车转向问题对系绳轮式移动机构进行了构型设计。基于地面力学理论,考虑三轮移动系统在熔岩管口周围及管底堆积区松软地形内移动能力,以及探测车在崎岖硬质熔岩管内壁中的几何通过性、平稳性和抗颠覆性等因素对系绳三轮移动系统进行了参数优化设计。在模拟外星球地表环境中的仿真和试验结果表明,使用提出的优化设计方法设计出来的星球车完全满足预定的技术要求,相比于参数优化之前具备更强的移动性能,并可为四轮、六轮等多轮星球车参数化设计提供有益借鉴。

摘要：围绕海洋强国战略,发展高性能的海洋技术装备,对于提升资源开发能力以及海上国防力量具有重要意义。提出一种基于四五杆平面位置解耦机构的摆线推进器构型,对其进行运动学和力能学建模,并以此为依据研制互补对称摆线推进器样机。通过设计样机的平面复合运动工况,开展互补对称摆线推进器的公转转速、叶片展长等物理参数对样机平面复合运动性能影响的试验研究。结果表明,通过调节两个摆线推进器的前进角和转向角,可分别实现样机在平面360°范围内沿任意方向移动,以及前进中转向,甚至原地转向的功能。公转转速越高,样机的平面移动速度和推进力越大,推进效率和转弯半径对公转转速的变化并不敏感。叶片展长越长,平面移动速度和推进力越大,推进效率呈现先增大后减小的趋势,转弯半径无明显变化。研究结果对设计和使用摆线推进器均具有很大的指导意义和应用价值。

摘要：以夹持器为例,设计由伺服电机驱动和钢丝线轮传动的四自由度微创手术器械.手术器械末端采用微型化设计,以适于远距离传动的钢丝驱动,改善手术器械在狭窄工作空间中的灵活度.描述手术器械的构型原理和尺度设计,包括腕部、夹钳和器械轴;分析钢丝线轮传动机构的工作原理及腕部与夹钳的运动耦合.研究手术器械的运动学特性,包括运动学正解、工作空间分析、速度雅克比变换和奇异性分析.测试手术器械和驱动平台的原理样机表明,该器械能够满足微创手术相关技术操作的要求.

摘要：传统三边遥操作系统的力传感器对主从端交互力进行测量时局限性较大,且在共享权重切换时易导致系统不稳定,本文设计基于力估计与权重切换控制的六足机器人三边遥操作控制架构。针对系统各端口交互力信息缺失的问题,设计一种非线性交互力估计器,实现对各端口间交互力的实时估计。聚焦双操作者控制权重动态调整过整中的柔顺切换问题,本文基于共享控制策略,设计权重因子自适应切换算法。为保证所提出系统的稳定性及透明度,融合力估计器及权重切换算法,设计遥操作系统的控制器。通过力反馈设备分别和Vortex与ElSpider六足机器人搭建半物理仿真平台与实物实验平台,对本文提出控制方法进行验证。相对于传统三边遥操作,实验表明在平坦地形下速度跟踪性提高了45.12%,力跟踪提高了64.71%;在崎岖地形下速度跟踪提高了39.02%,力跟踪提高了29.41%。

摘要：针对空间在轨操作任务需求,为了得到高刚度、高强度、多活动度和大工作空间的操作臂,将多个3-R(SRS)RP多环机构模块串联组成多环机构操作臂。基于多环机构构型,提出一种空间操作臂整机结构设计方案:包含SRS复合铰链结构设计、多环机构模块结构设计、多环机构系统结构设计。SRS复合铰链的结构设计是基于一种改进的球副机构展开,该球副构型可复合双球副及额外转动副,且所有运动轴线相交于一点,提高了运动精度并简化了运动学模型。模块及系统结构设计主要表现在多环机构模块之间的连接平台和连接杆件的结构规划,以保证动、静平台上转动副轴线重合,满足折展和弯曲等运动需求,并解决了运动链耦合时的结构干涉问题。此外,建立了多环机构模块及系统的逆运动学模型,并进行了逆运动学分析。通过数值求解其工作空间发现,三模块操作臂在工作空间即可实现大的可达工作空间及弯曲角度。这一结论为后续样机的研制提供了理论基础。

摘要：针对非线性摩擦特性对柔性关节机器人控制性能的影响,提出了采用H∞鲁棒原理设计控制器的方法。采用描述函数方法在频域分析非线性摩擦的描述函数,将非线性摩擦因素表达为相对于名义模型的逆加性不确定性。依据控制性能要求选取合理的控制量、噪声抑制和跟踪误差加权函数,将其转换为LMI最优问题进行求解。时域仿真结果表明:所设计控制器不仅具有鲁棒性能,并且具有快速、准确地跟踪轨迹指令的能力以及抑制干扰的作用。

摘要：为了提高腹腔微创手术机器人操作的灵活性，设计并研制了一种新型的腹腔微创手术器械，用于代替医生完成对组织或器官的夹持、缝合和提取等手术操作。应用Pro／E三维建模并导入Recurdyn进行了结构性能的仿真分析，采用D．H法对手术器械以及夹持手术器械的末端执行机械手进行运动学分析，结合手术器械和Force Dimension Omega主手的运动学特点给出了控制规律，并进行了样机实验。实验结果表明所设计的手术器械可以很好地实现四自由度运动，并能够完成腹腔微创手术所需的各种手术操作。