可调刚度致动器结构研究综述

可调刚度致动器具有本质安全性、高能效以及高动态特性,可以满足新一代机器人在物理性人机交互及高动态运动任务中的性能需求。根据刚度调节原理的不同,对常见的可调刚度致动器进行了分类,并分别对其刚度特性及调节范围、承载能力、变形能力以及储能能力进行了分析,然后对比和总结了各种刚度调节机构的性能特点。研究者在设计新装置时可以参考这些信息,根据自身应用需求以及不同种类刚度调节方式的性能侧重方向的不同,选择并设计合适的可调刚度致动器。对可调刚度致动器的现有结构存在的问题做出分析和讨论,并对其未来的发展方向做了展望。     

基于射影变换的柔性铰链构型综合

柔性机构应用中,大行程柔性铰链可以满足较大运动行程和高精度兼备的应用场合.但现有的大行程柔性铰链构型匮乏,因此迫切需要对其进行构型综合研究.通过建立平面、圆、圆柱及球面空间的映射关系,在直线机构和转动机构之间找到了一种映射关系,例如可将一个点绕着一个固定圆心的转动分别看作是在圆、圆柱面、或球面坐标系下的直线运动,因此如果已知一种柔性直线导向机构,就可以衍生出多种转动型柔性铰链.反之,也可从现有的转动型柔性铰链反推出更多的直线导向机构构型.     

宏-微操作结合的自动微装配系统

介绍了一类具有宏—微尺度结合特点的操作对象,对该类型操作对象的操作任务进行了分析。开发了用于PMMA微流控芯片批量化生产的微对准自动装配系统,该系统采用基于显微视觉图像分析的分视场对准机理。系统的主要硬件构成包括机械本体、视觉单元、4-DOF精密定位单元和全自动气动辅助单元。介绍了系统的控制结构。提出针对标记图像的对准精度测量方法,通过实验得到系统的对准精度为2.9μm。该系统可以高效、可靠地完成PMMA微流控芯片的微对准装配。     

基于伪刚体模型法的全柔性机构位置分析

柔性机构是一种依靠构件元素的弹性变形传输所希望运动的机构。具有集中柔度的全柔性机构是其中的一种类型，其特征是机构中传统形式的铰链全部被柔性铰链所代替。对它的研究，近年来也已成为一个热点。为探索这类全柔性机构的运动学问题，首先建立起柔性铰链变形刚度模型。在此基础上，提出了一种扩展的伪刚体模型法，很好地解决了机构的位置正、反解问题。     

基于曲线柔性单元的新型大变形柔性铰链

曲线薄板柔性单元与传统的缺口式柔性单元相比,受载荷时在功能方向上更容易产生大变形.基于此,将曲线薄板柔性单元在平面空间中以一点为圆心,进行均匀阵列组合得到一种新型的环形柔性铰链--分布式叶片形转动柔性铰链.为了对新型柔性铰链进行性能分析,建立铰链的数学模型.鉴于铰链结构复杂,要得到精确模型十分困难,因此对模型进行简化,采用主运动单元伪刚体法建立新型柔性铰链数学模型,并分析新型柔性铰链受纯扭矩载荷时的变形情况.计算得到的结果与非线性有限元分析结果十分接近,证明了所建伪刚体模型的正确性.同时计算结果也表明分布式叶片形转动柔性铰链能够提供较大的转动行程,是一种新型的大变性转动柔性铰链.     

空间平动柔性并联机构的系统设计方法研究

由于在微纳操作、能量捕获、先进传感等系统中的成功应用,空间平动柔性并联机构的市场需求与日俱增,促使对空间平动柔性并联机构设计方法的研究炙手可热。提出了一个基于位置空间概念的空间平动柔性并联机构的系统设计方法(简称为PSBD方法)。PSBD方法主要用于系统设计3腿(即无冗余柔性腿)空间平动柔性并联机构。首先介绍了空间平动柔性并联机构及其基本的设计要求,然后提出了PSBD方法并阐述了其基本原理和实现步骤,继而通过实例的方式详细解释了PSBD方法所涉及的关键技术问题。利用所提出的PSBD方法,即使是初级设计师也能够设计出具有结构多样,运动解耦,驱动独立和伴生运动小等特性的空间平动柔性机构。     

基于旋量理论的并联柔性机构构型综合与主自由度分析

随着精密工程的发展,柔性机构的应用前景越来越广。现有柔性机构的种类相对较少,因此综合更多的柔性机构,尤其高性能的柔性机构变得至关重要。在旋量理论指导下,提出一种基于自由与约束对偶原理的并联柔性机构的图谱化构型综合方法。该方法简单、直观,物理意义明确。随后对3自由度(2R1T和3R)并联柔性机构进行构型综合,给出一系列综合实例。为寻求高性能的构型,提出一种针对实际柔性约束的主自由度分析方法,来验证所得构型的自由度。最后,对一种2R1T并联柔性机构进行主自由度分析,通过分析给出了结构参数对机构特征柔度的影响。     

全柔性机器人机构的结构构型研究

本文对全柔性机器人机构的结构构型问题进行了系统的讨论：首先从应用层面上对 全柔性机器人机构进行了分类，着重讨论了并联机构与全柔性机器人机构之间存在的有机联 系．通过对并联机构的结构及柔性铰链的几何模型进行系统的总结，为全柔性机器人机构“ 型”的选择与构筑提供了丰富的素材．此外，还重点讨论了对全柔性机器人机构的性能产生 较为显著影响的结构布局问题．     

柔性平行导向机构的静刚度分析

柔性机构是一种新型机构。作为一类最简单的柔性机构 ,柔性平行导向机构被广泛应用在精密定位场合。由于在精密操作中要求机构具有很高的定位精度 ,而机构的静刚度在很大程度上决定着这一指标。针对静刚度分析的重要作用以及目前对机构静刚度分析中存在的不足 ,采用结构分析中的柔度矩阵法建立了一种新的用来分析机构静刚度的理论模型。其结果相对原有模型更接近有限元仿真的结果     

滚动接触柔性连续体机器人的设计与运动能力分析

针对航空原位检修领域对机器人在复杂、狭小空间的作业需求,基于滚动接触原理设计了一种新型的柔性连续体机器人,解决了连续体机器人轴向刚度需求与运动柔顺性之间的矛盾.对连续体机器人单元柔性关节和整体系统进行了详细分析,根据机器人的冗余自由度特点设计了主动运动与被动运动两种运动策略.对机器人单元关节的力学仿真结果表明,该柔性关...