受水黾启发水上行走机器人控制系统开发

受水黾在水面上能快速滑行或跳跃运动机理的启发,研究一种水上行走机器人.根据功能仿生原理并考虑机器人的负载能力,该机器人前后4腿采用漂浮原理支撑,两中间腿模仿水黾中腿划水功能产生划水动作.进行了水上行走机器人遥控控制系统开发,并在实验室环境下进行机器人运动实验研究.研究水上行走机器人的长远目标是实现机器人独立在远距离水面等环境下自主工作.     

基于2-SPR/RUPR并联机构的四足步行机器人轨迹规划与步态分析

本文提出一种基于2-SPR/RUPR并联机构的四足步行机器人.用改进复合曲线法规划了机械腿足端行走点轨迹.在四足步行机器人的足端行走点沿前进方向的加速度曲线为正弦函数,沿竖直方向的加速度曲线为分段函数的情形下,通过对前进方向、竖直方向加速度曲线两次积分得到足端轨迹曲线.由足端轨迹曲线变化规律可以得到其运动过程无突变点,足端可以实现无冲击抬腿与着地.仿真实验表明足端速度与加速度曲线与理论曲线一致,验证了理论计算的正确性.使用ZMP方法,通过对比分析机器人在运动过程中的重心调整量以及稳定裕度值得到最优步态.该四足步行机器人具有运动平稳且灵活的特性,适用于田垄等崎岖路面上需要大的移动步幅来运输重物的应用场合.     

柔性膝关节保护外骨骼及其行走助力方法设计

设计柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼,用于实现人体运动过程中膝关节负载减重及行走助力功能. 根据人体生物力学特点,使用固体各向同性材料惩罚（SIMP）模型与有限元分析设计柔性外骨骼膝关节,该柔性关节在行走运动支撑期具有刚性,能够减轻膝关节体重负载,在摆动期柔性较强,能适应人体生理关节运动特性,不对膝关节造成额外载荷. 在柔性可穿戴式膝关节外骨骼结构的基础上,配套设计行走助力模块,研究相应的助力控制方法可以实现步行助力. 性能测试实验表明,单侧膝关节保护外骨骼最大能减轻110 N的膝关节负载,外骨骼结构自身质量为639 g,减重比大;带行走助力模块的外骨骼系统质量为4.8 kg,能实现步行运动的助力功能.     

双足舞蹈机器人步态规划

以双足舞蹈机器人为对象,建立系统的多自由度运动学模型,在此基础上开展舞蹈机器人正运动学和逆运动学分析,根据行走步长、步宽、步行周期等运动参数求解机器人各关节角度;引入三维倒立摆模型,结合零力矩点(Zero-Moment-Point,ZMP)稳定判据,对舞蹈机器人进行步态规划稳定性分析;最后,结合对舞蹈机器人的行走步态进行了仿真分析,得到了各个关节的角度值,可作为舞蹈机器人的输入控制参数.     

转向盘式六足机器人设计及全方位运动控制

基于转向盘的全方位步行机器人综合了腿式机器人与车辆方向盘的结构特征,为了对其运动性能及运动控制进行系统研究,介绍了该机器人的设计思想、机构特色及运动原理.建立了该机器人的等效操作臂模型,给出操作臂的雅克比矩阵,推导出操作臂在关节空间和笛卡尔空间下的动力学方程,以此给出了转向系统的非线性闭环控制模型.基于Adams与Matlab/Simulink对机器人全方位运动进行了PID联合控制仿真,并对样机模型进行了实验研究.结果表明:转向盘式步行机器人在全方位运动控制方面灵活性好,方向精度高,控制简单可靠.     

仿生机器蟹样机研究

文中介绍的仿生机器蟹具有8足,24个自由度,基于ARM的双层分布式递阶控制方式,通过多传感器获取环境信息,调节身体的姿态,目标是可以自主地在海滩、礁石区和崎岖不平的环境行走.文中介绍了仿生机器蟹原理试验样机研制的过程和主要研究方法,主要包括生物原形分析、模型的建立、运动学分析、步态问题、机械结构设计、控制系统设计和原理样机的试验等内容.在单步行足的控制实验的基础上,进行了原理样机的整机行走实验研究.仿生机器蟹能够实现前进、后退、横行、转弯等功能,并具有一定的越障能力.进行仿生机器蟹的研究,目地是建立多足步行机器人的研究平台.     

柔性蠕动管道机器人的力学特性分析

为提高对管道复杂环境的适应性,实现机器人平稳、可靠行走,对柔性蠕动管道机器人进行了结构优化设计和力学特性分析.该机器人由前机体、导向头、后机体、柔性弹簧轴和行走轮组成,在管道中可实现蠕动行走,并能在一定范围内自主适应管道内径和形状的变化.通过机器人运动特性分析,对机器人在管道内行走时的支撑力、行走牵引力及通过弯管时的受力进行了分析,并分别建立了数学模型.根据机器人驱动力和阻力的分析结果,推导了机器人蠕动行走的条件.搭建了实验测试平台,对机器人进行实验的结果证明了设计和分析的有效性.     

人体步行捕捉下的双足机器人跟随步行与实验

为深入研究服务型仿人机器人实时跟随人步行的问题,提出了基于人体步行运动捕捉的双足机器人步行样本生成方法,并进行了机器人-人跟随步行实验.对PS三维运动捕捉系统在线获取的人体步行样本进行运动学匹配并考虑机器人关节极限约束条件后,得到机器人步行样本,构建机器人仿人步行的样本库;根据笛卡尔空间和关节空间内的运动参数定义机器人与人的步行相似度综合评价,提出基于相似度评价的在线样本检索方法,以"关节角距离"为评价选取拼接点,实现样本在线拼接的样本过渡方法,解决了机器人跟随人进行变速步行的问题;完成了双足机器人跟随不同人进行稳定步行的实验,跟随过程中的距离误差不超过±52 mm,跟随结束后的位置误差不超过±10 mm.     

一种仿骆驼足的设计与仿真分析

设计了一种基于仿生学的仿骆驼机械足,可应用于四足步行机器人。首先介绍了四足机器人的总体设计方案;然后根据骆驼足在沙地、软土地行走的功能特点,设计出仿骆驼足运动机构,并对机构进行了运动学分析;运用Solidworks对仿生机构进行建模,并通过Adams和Solidworks对建立的模型进行动力学与静力学仿真。仿真结果表明,仿生机械足可以很好地模拟骆驼足的功能并保证结构安全可靠。     

欠驱动双足步行机器人动力学建模与稳定性分析

对具有膝关节的欠驱动双足行走机器人的被动行走步态进行了建模与数值仿真,分析了该模型被动行走步态的动态过程及机器人质量分布的优化配置问题,通过大量的仿真,验证了所选参数的合理性.通过建立具有膝关节自由度的被动步态模型,揭示双足行走的动态特性,能对欠驱动双足步行机器人原型机的机械设计提供参考.     

头眼运动研究方法及进展

眼睛是外界信息进入人脑的主要通道,眼睛的运动通常受头部运动的影响,头部运动会带动眼部运动.文中介绍了国际上流行的头眼运动设备,并简要概述了一种基于头眼一体化的测量系统;总结了国内外对眼部运动、头部运动研究的发展和方向,对头眼协调运动进行了阐述.详细分析并对比了头部运动的两种研究方法基于统计的头部姿态检测方法和基于注册跟踪的头部姿态检测方法;着重分析了近年来眼部运动在各个领域的应用及方法,证明了基于点Hough变换的瞳孔中心快速定位方法的可行性;并阐述了头眼协调运动的概念和方法.最后对头眼运动研究进行总结与展望.     

Verhulst模型模拟地表移动变形的时间过程

利用费尔哈斯模型的特点,把少量的原始数据作各种处理并基于关联空间、光滑离散函数等概念,建立灰微分方程模型来模拟地表移动的时间过程,求得地表移动的时间响应模型,用生物生长过程来模拟地表移动的时间过程,对预防开采沉陷,对减少地表构筑物的损害及保护地面设施,对减少开采沉陷造成的经济损失是有益的.     

高校乒乓球运动员的专项速度训练

动作速度和移动速度是决定乒乓球运动速度的主要因素．动作和移动速度有它的基本特征和相关素质，高校乒乓球训练同样要抓紧运动员动作速度和移动速度的训练．     

沙波尺度和运动速度与水力泥沙因素的关系

沙波运动是冲积河流泥沙运动的一种重要形式。沙波的消长对河道水流的阻力损失有很大的影响。研究沙波的运动规律对研究泥沙运动、河床演变和河道整治具有十分重要的意义。本文对国内外有关水槽与天然河道实测顺行沙波资料进行了分析研究,提出了计算沙波波高及波速和推移质单宽输沙率的公式。     

一种改进的快速搜索算法

提出了一种基于预测的自适应六边形搜索方法,据此进行相关实验.该实验结果表明:该算法有效地降低了搜索点数,搜索精度比较接近于FS算法,在一定程度上提高了搜索的效率.     

用步进电机实现多维平滑增量运动轨迹控制的研究

在现代各类数控机床中,用步进电机实现两维或两维以上的轨迹运动,由于步进电机都是分别逐个运动。因此,运动轨迹决不是平滑的,而是以直角线或斜线来近似的,长期以来,研究采用步进电机实现多维平滑增最运动轨迹控制,一直是人们努力的目标。本文介绍了用陆纪培、陈国祥一起研究发明的进步电机“积分式”微步距控制线路,实现了步进电机驱动的多维平滑增量运动。     

非惯性参考系下旋转叶片系统的动力响应

应用拉格郎日方程和有限元素法考虑了刚体运动和弹性运动的耦合关系在非惯性参考系下建立了叶片系统的相对运动学方程，叶片的动力学方程中刚度矩阵是一个随时间变化的矩阵，应用模态分析法对其进行了解耦，得到一个二阶微分主程组，并用Matlab对方程进行了仿真，结果表明，刚体的运动使得叶片系统振动频率降低，反映出刚体运动对弹性体运动有一定的影响。     

单驱动多凸轮副机构的时序分析

单驱动多凸轮副机构广泛应用于机电一体化设备中。通过多凸轮机构把单个运动分解成多个不同的运动,从而实现各种相互关联的复杂运动。为了设计出这些具有确定逻辑关系的复杂运动,必须对各个凸轮副机构进行时序分析。本文采用凸轮曲线图谱分析法实现了对单驱动多凸轮副机构的时序分析,为进行复杂传动机构的设计提供了一种有效方法。     

镜像法在隧道施工土体位移计算中的应用

城市地下隧道的修建会引起隧道周围一定范围土体的位移，对土体位移进行较为准确的计算对于控制隧道周围土体位移量和减小过大土体位移对既有建筑物及管线带来的危害十分重要．本文根据地层损失的空间分布规律，应用镜像法原理，首次采用数值积分法，对隧道推进过程中由地层损失产生的位移场进行空间分析，得到隧道周围土体的位移场分布．计算表明，镜像法的计算结果与巴塞罗纳地下隧道、泰国Bangkok污水隧道的实测结果吻合良好．为计算隧道施工引起的土体位移提供了一种新的计算方法．     

充电式四肢运动康复器的设计

设计并制作一种全新的带充电功能的四肢运动或康复用的健身器材。介绍了其创新设计特点、工作原理,并对一些重要的设计参数进行了计算。四肢运动康复器是根据人体运动规律设计的运动康复器材,可供单人或两人结伴锻炼,具有锻炼、听音乐、充电蓄能等多种功能。