摘要：通过基于标准Theo Jansen仿生腿(Jansen-leg)机构研制出的小型仿生机器人实物样机的性能测试,发现该机构存在足端运动轨迹单一、地形适应性差等不足之处,针对此进行Jansen-leg机构的系统优化与革新设计。将双边测量中的距离方程应用于标准型仿生腿的运动学建模,作为机构优化中动态变换点的运动学分析的理论依据。通过可重构的优化设计方法,得到了能够适应趾行、避障、泥地、攀爬等运动的诸多新型足端运动轨迹模式。受到优化设计过程和结果的启发,在继承Jansen-leg机构优点的同时对其进行机构革新设计。设计的新机构不但具有很好的越障性、通过性、足端运动轨迹模态多样性,还具有控制简单、关节运动协调性好等诸多优点。提高了该机构对非结构地形环境的适应性,拓展了该机构的应用范围。

摘要：为进一步简化传统液压系统结构、提高工作效率,设计了一种将动力元件、执行元件和控制元件有机集成的完全一体化的内循环数字液压缸系统。分析了系统的工作原理,确定了系统的各种参数;并建立了系统的仿真模型,运用AMESim软件平台进行了仿真研究。研究表明:该系统在空间、重量受限的场合有较大的优势,可适用于低速、中低压系统。

摘要：目的为辅助设计人员进行产品创新设计,特别是针对文创产品设计领域提高设计效率和产品快速迭代的需求,利用产品逆向设计方法,对设计实物二维形态进行快速扫描,获取其外部形态轮廓数据,在此基础之上进行改良或者创新设计,对于快速生成产品创意和设计实践都提供了新的方法和思路。方法针对逆向设计中,轮廓提取细节缺失、弧度线条生硬问题,本文提出了一种基于Potrace点跟踪的图像矢量路径优化算法用于文创产品的数字化分析及逆向设计。此方法以点跟踪作为基础,先利用位图中的顶点将图像轮廓抽象成多边形路径,然后再根据多边形转角大小利用贝塞尔曲线进行优化,最后通过交叉熵损失函数优化最终路径。结果实验表明,算法在复杂边缘的矢量化线条过渡好于其他算法,并且算法与目前常见矢量化算法相比较降低了时间复杂度,算法运行时间较其他算法能够提升40%以上。结论针对Potrace方法,提出了一种新的损失函数优化算法,算法在复杂边缘处过渡优于其他算法,同时算法运行时间大大降低,有利于将此算法用于文创产品逆向设计方法研究中。

摘要：采用溶液流延法制作了一种多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯(MWCNT/PVDF)薄膜应变片并研究其在直流和交流电路中的力-电特性。结果发现:(1)应变片可以承受20%的应变而不断裂(2)在直流电路中应变片具有压阻特性,但是其应变-电阻之间的关系表现出明显的非线性。(3)在交流电路中,当应变为零时,其介质损耗角正切(tanδ)与测试频率和MWCNT含量有关,但与测试电压无关。(4)应变不为零时,tanδ随应变的变化而变化,且tanδ变化率和应变呈线性变化关系。MWCNT/PVDF复合材料的这种力-电特性为设计大应变线性柔性传感器件提供了一种很好的方法。

摘要：传统关节式水下作业机械臂存在作业灵活性受限、控制复杂等不足,为此,文中提出并研发了一种适应于水下作业、柔索驱动的柔性机械臂。通过采用对角线耦合轮系驱动,实现了一个电机控制两根驱动钢丝,并减少实际所需电机的数量;采用几何分析法建立了柔性臂驱动绳长、关节弯曲角度与末端位姿的运动学关系,并建立柔性臂运动学模型;采用MATLAB软件进行手臂运动仿真,得到柔性臂的仿真姿态与工作空间;通过ADAMS软件对柔性臂进行运动仿真,验证了算法的可行性,确定了手臂关节的最优尺寸。制造出实物样机,对其手臂动作灵活性、柔顺性进行测试,完成了气密性试验和水密性试验,并成功在水下环境对目标物进行抓取,验证了柔性臂机械系统结构的可靠性和可行性。该柔性臂不仅能满足水下环境抓取作业需求,还可以应用于各种受限空间、危险场景的抓取和检测作业。

摘要：提出一种2UPS-RPS-UPU构型的四自由度并联机构,建立了其运动学反解方程,利用速度投影求解了驱动杆速度变化规律,并推导了机构速度雅可比矩阵;基于非保守系统下的拉格朗日方程,推导了系统的动力学模型;为机构动力学分析奠定了基础。提出一种可快速求解拉格朗日方程的方法,结合方程特点,将2阶偏微分项简化为乘积运算,1阶偏微分项通过类似于差商求导的方法简化求解,并利用Matlab对推导结果进行数值计算,绘制机构运动学、动力学各参数变化曲线以及相互关系;并将三维模型导入ADAMS进行仿真,最后对比ADAMS和Matlab仿真结果,表明两种结果完全吻合;从而验证了该方法的正确性和可行性,为后续研究和求解该类问题提供了方法依据;对该机构的进一步研究,以及相关类型的并联机构设计、控制以及性能分析等具有一定的指导性的意义。

摘要：设计了一种具有平面内3自由度全方位移动,并且能够被动自适应越过轮子直径1.5倍垂直高度障碍的机器人。该机器人采用六个独立驱动轮控制。车身上采用四个Mecanum驱动轮矩形布置,使越障机器人具有平面内的全方位移动功能。前、后轮采用全向轮,使其能够在原地转弯和横向移动时候与地面保持滚动状态,减少轮子滑动摩擦。运用MATLAB软件对其前轮子中心坐标编程,找出其运动轨迹,并优化越障四连杆设计尺寸大小。最后对整个机器人系统在平面内的直行、横行、原地转弯、爬楼梯以及起伏路面运动等功能进行了虚拟样机系统仿真验证。仿真结果表明:该越障机器人机构设计合理,具有全方位移动和越障功能强的特点。

摘要：设计了一款新型仿生猎豹机器人的机械运动结构,该结构设计采用汽油机提供原动力,通过液压系统驱动各个关节运动。并运用D-H齐次坐标变换矩阵建立其腿部关节的运动学方程。Pro/E软件建立猎豹机器人的三维模型。基于ADAMS虚拟样机技术对该仿生猎豹机器人进行了腿部关节的优化仿真设计,以及平面路面行走,奔跑跳跃障碍能力的仿真分析。仿真结果表明该仿生猎豹机器人机构设计合理,运动稳定可靠,具有直线、转弯行走能力和奔跑跳跃障碍能力好的特点。

摘要：设计了一种新型的多足仿生步行机器人的机械结构,运用D-H齐次坐标变换矩阵建立其运动学方程,并以最大越障能力为目标函数以连杆长度为约束函数对腿部机构进行优化,得出最佳多足仿生步行机器人的机械结构。基于虚拟样机技术对该多足仿生步行机器人进行爬坡能力、通过复杂路面能力、转弯步态规划等功能分析。仿真结果表明该多足仿生步行机器人机构具有自由度少、控制简单、运动灵活、爬坡能力良好、地形适应性强、转弯稳定性好等特点。

摘要：设计了一种一体化的内循环数字液压缸。通过设计与计算,发现这种完全一体化的内循环数字液压缸具有一定的可行性,能在工业上推广,给液压传动带来了新的活力。