面向草莓抓取的气动四叶片软体抓手研制

农林业中果蔬的自动化采摘需求日趋强烈,末端抓手是实现无损采摘的关键。传统的末端抓手以刚性结构居多,现有的各种柔性抓手也存在抓取力不足、包覆性不佳等缺点。本文以草莓的无损采摘为研究对象,提出将草莓外部轮廓曲线作为设计曲线,设计了一种新型气动四叶片软体抓手。首先,对软体抓手的结构做仿真优化,提出一种安全地附着在目标物表面的设想。然后,在进行草莓表面的最小破坏应力试验的基础上,测试了软体抓手的末端力,验证了其实现无损抓取的可行性。再次,利用动态捕捉技术,研究了软体抓手叶面的弯曲变形规律。最后,选择使用弧线型气体通道的软体抓手进行了草莓抓取测试,结果证明了气动四叶片软体抓手可以实现草莓的无损抓取,抓取成功率达90%,破损率为2%,表明所研制的四叶片软体抓手用于草莓抓取时具有良好的稳定性和实用性,可用于草莓采摘的末端执行器。本研究也可为其他易损果蔬的采摘技术提供理论基础和技术支撑。     

面向足式机器人的P-Q阀控非对称液压缸位置闭环刚度特性研究

大负载足式机器人一般选用液压驱动单元作为系统的驱动机构。考虑到机器人结构紧凑性及控制性能等原因,研究了一种基于P-Q阀控非对称液压缸系统的位置闭环刚度特性。通过建立并利用系统的非线性方程,结合P-Q阀的特性,研究了P-Q阀在位置闭环时等效刚度动静态特性。研究表明,在位置闭环时,系统特性与弹簧等效且等效刚度与系统的增益成正比,这为机器人基于位置闭环的阻抗控制提供了理论基础。     

基于CPG理论的六足机器人多足协调运动控制方法

模仿生物CPG（Central Pattern Generator）控制机器人的运动是近年来提出的新方法。文章利用基于振动理论的CPG神经元模型，建立了CPG神经振荡网络，并由两个先导神经元控制两组这样的网络振荡，从而控制机器人的节律性行走中的多足协调运动。根据六足机器人的关节运动顺序，选取合适的连接矩阵，得出了合适的控制曲线，得到解决了六足机器人的多足协调运动和行走问题的方法。     

外骨骼足端人机接触力测量装置研究

下肢外骨骼机器人系统中,足端接触力的测量是人机交互运动控制的基础,针对设计上面临的足地接触状态复杂、趾关节挠曲运动、重量及尺寸空间限制等问题,提出基于分布式传感器布局,以及刚柔结合的足端人机接触力测量装置结构方案。采用 6 自由度全约束的人机连接方案实现与人足的可靠连接,通过多传感器布置方式来应对复杂的足端受力状况,采用刚柔结合的双层结构,结合多个运动副,解决传感器之间内应力问题,并实现顺应趾关节弯曲的需求,设计了高精度的供电及信号放大电路,并建立力平衡方程实现力信号的合成,最后开展了与三维力台的对比实验,验证了功能指标和测量精度符合设计需求。     

机器人骨骼-肌肉系统工程模拟的动态分析

用振动学理论对仿人机器人骨骼-肌肉系统工程模型进行了分析，并提出了一种控制振动的方法，提高仿人机器人运动精度和缩短达到稳定的时间，同时阐述了这种方法的可行性。     

车铣加工中心刀塔结构的动力学建模

由于车铣加工中心刀塔结构的复杂性和多结合面性，本文将其分解为四个子系统，结合面用等效弹簧和等效阻尼代替，利用一个柔性结合点可以用二个刚性结合点和一个子结构替换的原理，并运用机械阻抗凝聚法和子结构综合法建立了刀塔结构的动力学模型。     

一种基于万有引力的自生长神经网络算法

为了探索新的CPG神经网络算法,提出了一种基于自生长神经元构建CPG神经网络的方法。首先,基于万有引力定理建立神经元生长锥的运动方程;然后,通过全局搜索算法建立神经元的目标连接算法;最后,以四足机器人为对象建立其步态控制网络,通过数值仿真实验表明,该算法可以有效地建立多种步态网络。     

基于应变片阵列的机器人变刚度关节力矩传感器研究

设计了一种新型的机器人关节力矩传感器,主要用于获取关节处的力矩和转角信息,以此来计算关节刚度。传感器是由传递力矩的弹性体、旋转电位计和信号处理电路组成。弹性体通过结构参数的设计与优化来提高灵敏度。信号处理电路一方面用于对旋转电位计的输出电压信号进行滤波,另一方面对由2×2应变片阵列组成的两组全桥电路进行放大和滤波处理。最后,通过对传感器进行加载实验获得力矩、角位移与输出电压的关系,采用最小二乘法对传感器进行静态标定。传感器输出的转角和力矩信息可作为控制系统的调控依据。     

双足机器人足底压力测量传感系统的研究

研制了一款用于测量双足机器人足底压力中心位置和足底力有无的足底压力测量传感系统,该系统通过测力台验证了其检测结果的有效性,并利用传感系统,通过实验进行了身体速度计算和足着地检测的实验。     

六足生物的反射运动机理实验研究

采用竹节虫进行行走步态和反射特性的实验研究,通过高速摄像系统对图像进行采集,并对采样结果进行比对分析,得出昆虫的行走步态特点及反射特性,为六足机器人在非结构环境下的步态规划和反射控制方法奠定理论基础.