摘要：为实现在复杂环境下对处于不同位姿伤员的精准施救及稳定转运,文中提出了一种3-SRR腿履式调姿救援机器人机构,并进行运动学分析、机构优化设计及试验研究。首先,基于闭环矢量法对其进行运动学分析,得到救援机器人运动学反解;然后,基于迭代搜索算法,得到其救援作业空间与姿态空间,并基于单一变量法分析救援机器人机构尺寸参数对救援作业空间的影响;然后,以救援作业空间最大、姿态能力最强为优化目标函数,基于差分进化算法对机构尺寸参数进行优化;最后,研制原理样机并进行调姿能力试验,试验结果证明了方案的可行性与理论分析的正确性,为灾难救援提供一种可行的解决方案。

摘要：通过将对称型柔性铰链进行分段和命名,提出一种基于柔性铰链基段和镜像段串联组合的混合型柔性铰链构型设计方法。基于卡式第二定理,将基段柔度建模转化成与其槽口形状函数有关的定积分问题。推导得到镜像段与其基段间的柔度映射和多段基段的柔度矩阵,进而构建出形式统一的两段混合型柔性铰链通用柔度和精度模型。选取圆锥曲线、矩形梁和棱台型基段类型,基于组合设计共获得96种新型混合型柔性铰链。结合具体算例和借助有限元验证理论模型的正确性,并对所设计和现有的柔性铰链构型性能统一进行评价分析。研究工作可为柔性铰链构型优选和特性评价提供理论指导。

摘要：面向狭长任务空间航天器大部件装配的定位调姿需求,提出一种装配机器人机型设计方法。该方法以大型构件装配对接过程中存在的主要特征为和空间约束为主要参考,结合空间自由曲面几何理论,总结装配过程中存在的多种典型特征,基于装配特征对应的数学描述,建立装配几何特征到机器人运动维度的映射关系;定义装配过程中轨迹规划涉及到的多种空间、位姿状态的表示方法,明确轨迹规划中的各类约束相互关系,确定机器人运动的边界范围。以典型作业环境空间站工作舱为例,研发基于PPRRPR构型的航天装配机器人。从机构构态和运动特征两个方面,结合串/并联机构的优势以及在对应约束空间下的行为特性,进一步提出基于机构行为特征的机器人优化设计方法,建立混联装配机器人的概念模型,为特定任务环境下装配及搬运大型装备的机构设计提供了一定的参考。

摘要：在多关节步行机器人控制策略中,全部采用中央模式(CPG)网络进行控制的方法具有参数繁多、网络结构复杂的特点;机器人的工作环境通常多变且复杂,对机器人的灵活性和抗干扰能力提出了更高的要求,故仅采用单一的控制模式很难满足上述需求。针对上述问题,在机器人控制上把基于CPG的控制方法和基于虚拟模型的控制方法进行综合,对单腿为3-UPS机构的四足并联军用机器人设计了一种新型步态控制算法,用CPG完成机器人的基础步态,完成输入输出之间的非线性振荡器网络模型的搭建,并将模型的输出与关节电机的驱动力矩构成映射关系;再用虚拟模型生成行走时保持机器人平稳姿态所需要的足端虚拟力,并将足端虚拟力映射为关节驱动力矩。通过V-REP与MATLAB软件对该步态控制算法进行联合仿真实验。仿真结果表明:所提出的步态控制算法有效;新算法的优势在于简化控制网络的同时还能保证机器人在行走过程中拥有较强的灵活性和抗干扰能力,这种新型控制模式为四足并联军用机器人的步态控制提供了新的思路与方法。

摘要：为满足下肢运动功能障碍患者在不同阶段的康复训练需求,针对现有下肢康复机器人训练方式单一的问题,提出了一种可实现卧姿、坐姿训练模式的牵引式下肢康复机器人。首先,根据人体下肢运动机理和仿生原理,设计了一种五自由度混联机构构型。然后,建立了机器人的运动学模型,分别计算了其运动学正、逆解。接着,以人体下肢末端与机器人末端的工作空间重合度为目标函数,采用遗传算法对机器人的机构参数进行了优化,并求得人机系统矢状面内人体下肢的有效工作空间比为0.71。最后,规划了CPM (continuous passive motion,连续被动运动)、圆周运动和螺旋运动等3种康复训练运动轨迹,并根据优化后的机构参数搭建了机器人样机,通过运动捕捉实验验证了机器人结构设计与优化结果的合理性以及轨迹规划的正确性,表明该机器人能够满足下肢运动功能障碍患者的康复需求。

摘要：针对工程上对不同性质的运动需要叠加融合的一类应用需求,设计一种能够实现双模式运动融合的6-[(RPRRRP)R-R]US型并联机构。阐述了将机构原驱动副R转换为(RPRRRP)R-R双输入子闭环机构的方法。对机构单模式工作和双模式融合工作分别进行运动学正、反解分析,提出两种双输入反解驱动分配策略,根据双输入子闭环和外层6-RUS机构特点分别采取二分法和牛顿法进行运动学正解运算,并给出求解流程图。通过数值算例,分别对单轴运动下的双模融合、多轴复合运动下的双模融合的反解运算以及双输入融合驱动下的正向运动学进行理论计算,并对不同情况下的算例进行运动学仿真,结果表明理论值与仿真值之差均在10^(-6)量级,证明了理论方法的正确性和有效性。该机构可应用于车载、船载以及星载设备的指向与稳定协同调节装置,提升载体设备的作业性能。

摘要：目前市场上,药房的取药、管理药品、出售药品通常为人工操作。这一流程中不仅存在着人为操作速度慢还存在着人为操作失误以及人力成本较高的问题。针对这一现象,提出一种无人智能中药柜系统,可实现自动取药,精准取药、快捷取药、远程对话、智能报警、人机互动等多方面智能化管理。该系统实现了信息系统与硬件设备的紧密配合,提高了作业效率,降低了人力成本。

摘要：为满足更大物理口径的平面可展开天线,提出了一种新的可拓展的双向平板折展单元机构,并对其拓展方式、自由度和运动学特性进行了分析。首先,结合四棱锥和三棱锥机构,设计了一种新的双向平板折展单元机构构型,并简述其基本组成和拓展规律。其次,根据展开运动特性,将机构简化为平面机构,并计算了自由度,确定了驱动数目和位置。最后,采用闭环矢量法建立其运动学模型,分析了展开轨迹、奇异位置及杆件角度、角速度和角加速度等运动特性。将运动学模型的解析解与仿真结果进行对比,验证了运动学模型的正确性。

摘要：针对现有手部康复机器人精细化操作不足与人机相容性较差的问题,从脑卒中临床康复需求出发,基于人体解剖学理论,提出一种新型欠驱动食指外骨骼康复机器人。采用2-UPS并联机构与鲍登线的新型组合设计,实现了掌指关节二自由度主动康复运动,提高了机器人精细化操作能力;在设计过程中将指骨作为人机闭式运动链的组成部分,并探讨了食指屈曲/伸展与内收/外展运动的耦合关系,完善了患者康复训练中的约束条件,使机器人运动与人体自然运动更加协调,提高了机器人的人机相容性;求解了机构的运动学反解,分析了机构的工作空间并完成了仿真验证;搭建实验样机并开展了机构性能测试,基于对15个被试开展的人机工程学与康复运动舒适性的调查问卷结果,采用层次分析法对设备进行了评价,结果表明该机构可以满足使用者的康复需求。

摘要：目的随着爬壁机器人技术的发展,为解决其产品应用化问题,对爬壁机器人的研究进展进行梳理、分析和归纳,讨论未来的发展方向,为设计应用于高危环境和特殊场景的爬壁机器人提供思路和参考。方法将爬壁机器人按移动方式分为履带式、轮式、足式及混合式,通过文献研究法对不同移动方式的爬壁机器人进行综述;将真空吸附、磁吸附、推力吸附等不同吸附方式的爬壁机器人进行对比,介绍了爬壁机器人自适应技术的研究现状及存在问题;总结并分析了爬壁机器人在工业、军事等领域的发展趋势。结论总结了不同移动方式的爬壁机器人的国内外研究现状,分析了爬壁机器人不同吸附方式的优缺点,归纳预测了爬壁机器人的发展方向。