关于21世纪初我国仿生机械与仿生制造的若干思考

讨论世纪之交仿生机械及仿生制造的特点和走势，列举我国在此领域已经取得的成果，提出我国在该领域应优先发展的研究方向，论述这些重点研究方向对国民经济的科学价值及其应用前景。     

三角形柔性铰链的建模与分析

作为一种旋转单元,三角形柔性铰链可以组合为性能更加优良的柔性模块或柔性机构,如车轮形铰链、蝶形铰链等。建立准确的受力模型,分析其载荷—位移特性成为设计复杂铰链或机构的关键所在。基于近似的悬臂梁模型,建立三角形柔性铰链在同时受到弯矩、切向力和轴向力作用下精确的转角模型。得到未被近似的轴漂计算公式,并根据公式推导实用的轴漂模型。转角和轴漂模型都简洁地表征了载荷—位移关系,最后,通过有限元分析验证了所建立的模型的准确性。     

模态测试中力传感器附加质量辨识及消除方法研究

针对激振器激励方式在模态测试中因力传感器附加质量影响会使测量频响函数不准确、附加质量大小难以准确获知等问题,提出基于测量的频响函数辨识力传感器附加质量方法,为消除该附加质量影响提供依据。分析附加质量对结构频响函数的修改,并推导用测量频响函数表达附加质量的通用公式;通过数值仿真验证方法的可行性;采用激振器+激光测振仪方案对简支梁进行模态实验,用简支梁两点的驱动点及跨点频响函数(共四组数据)辨识力传感器附加质量大小。该方法辨识精度取决于频响函数测量精度,而实验中因噪声影响常使测量的频响函数在某些频段质量较低。因该方法计算不依赖全频段数据,故实践中可针对性选取四组频响函数中均具有较高质量的公共频段数据参与计算,以提高辨识精度。     

一种爬绳机器人抓绳机构的分析与设计

爬绳机器人是由抓绳机构、高能量密度电池组、电机及其控制部分等组成的机电一体化设备,该设备及其携带的负载可实现沿绳索的双向(攀升和下降)运动。其中,抓绳机构是爬绳机器人的关键技术,多采用绳索缠绕在特殊轮系上的方式,设计了一种绳索单圈缠绕的结构形式。     

一种通用无线智能终端的设计与实现

针对中小批量测控系统开发周期长、低层次重复开发严重及性能难以保证等问题,提出了通用智能终端的设计思想.该终端采用模块化结构,由核心模块和信息采集模块、输出模块、无线通讯模块、模糊控制模块等诸功能模块组成,终端配置可根据需要灵活裁剪.多个智能终端通过无线通讯可灵活组建成无线测控网络,模糊控制原型模块的开发使得构建专用模糊控制系统变得简易而快捷.这为中小批量测控系统的开发研制提供了极大便利,是一种用实用性强、途广泛、极具推广价值的智能终端.     

广义预测控制中闭环系统稳定新的充分条件

基于被控对象的离散差分方程推导出广义预测控制中闭环系统特征多项式的阶数,然后给出一个新的保证闭环系统稳定的充分条件.     

微操作机器人的视觉伺服控制

视觉伺服控制是微操作机器人实现精确运动,完成自动操作的必要手段．本文介绍 了实现微操作机器人视觉伺服控制的方法．首先论述了微操作机器人的视觉伺服结构,并以 建立的面向生物工程的双手微操作机器人系统为例,介绍了基于二维显微视觉信息的三自由 度柔性铰链微操作机器人的运动学建模方法,针对压电驱动器控制器的特点提出了基本的PI D视觉伺服控制规律实现方法,并进行了点到点运动和圆轨迹跟踪实验．实验结果表明,视 觉伺服控制克服了由于标定以及环境等因素导致的运动模型不准确而引入的误差．     

胸鳍摆动推进仿生鱼的设计及水动力实验

为实现胸鳍摆动推进模式鱼类的游动,模仿牛鼻鲼构建了仿生鱼.首先,基于摆动胸鳍的生物学特征和运动规律,提出了具有主/被动复合柔性变形能力的仿生胸鳍原理模型.然后通过ADAMS运动学仿真验证了设计方案的可行性,并构建仿生样机.自由游动实验表明,仿生鱼游速可达0.46m/s,约1倍身长比,且具有原地转弯能力,最大转弯速度达60?/s.与国内外其他同类机器鱼相比,在游速和机动性方面均表现出明显的优势.基于准稳态叶素理论,提出了仿生胸鳍水动力简化计算模型.构建水动力实验平台,验证了计算模型的有效性,并通过一系列水动力实验研究了仿生胸鳍的水动力特性.实验结果表明,仿生胸鳍能够产生周期性变化的推、升力,且变化趋势与胸鳍运动控制参数密切相关.     

3自由度柔性微机器人的静刚度分析

柔性微机器人要求具有很高的定位精度，而其静刚度在很大程度上决定着这一指标。针对目前对柔性微机器人静刚度分析中存在的不足，采用了结构分析中的柔度矩阵法：首先建立起机构中柔性单元的柔度模型，同时通过不同坐标系间的转换和单元节点处位移协调方程和力平衡方程的建立，递推出机器人末端相对参考坐标系下的静刚度矩阵。最后，以3自由度并联柔性微机器人为实例分析了该机器人的静刚度。分析表明：利用柔度矩阵法分析柔性微机器人运动学问题不仅便于计算，更接近柔性机构的本质。     

CCD生物芯片扫描仪像素大小研究

简介了矩阵式生物芯片探针样点的形成与检测机理.深入讨论了影响CCD生物芯片扫描仪像素大小的各种因素,像素尺寸与探针样点直径的匹配关系,并在此基础上给出了CCD生物芯片扫描仪像素的推荐标准.