气动人工肌肉驱动的类人关节研究

Mckibben气动人工肌肉是一种由气压激励的运动引擎,它可以输出足够的拉力,并具有一定的柔顺性.建立了一个新的机器人肘关节,关节结构由人类肘关节演变而来,由两条对抗设置的Mckibben气动人工肌肉驱动,肌肉对的伸缩运动导致关节旋转;分析和计算了关节角度和人工肌肉收缩长度间的关系,以及最大旋转角的几种可能情形,推导出最大可能旋转角度,讨论了关节结构参数对最大旋转角度的影响,并把该机器人关节和人类关节进行了比较.     

基于气动人工肌肉理论的半主动空气悬架研究

以改善空气悬架动态性能为目标,提出一种基于气动人工肌肉理论的空气悬架系统。在建立 二自由度车辆悬架系统模型、空气弹簧模型、气动人工肌肉动态模型以及迟滞特性数学模型的基础 上,依据气动人工肌肉理论的执行器动态特性,设计模糊 ＰＩＤ 控制策略。对不同路面的仿真结果表明：与被动悬架相比,采用模糊 ＰＩＤ控制的空气悬架动态特性有一定改善;对于基于气动人工肌肉理论 的 模 糊 ＰＩＤ 控制的空气悬架,车身垂向加速度和车轮动载荷均方根值分别降低 ７２％ 和 ４１％,两指标的功率谱密度在人体敏感频率区域得到明显改善。仿真实验验证了采用基于气动人工肌肉理论的空气悬架系统对车辆行驶平顺性改善的可行性。     

路面激励对汽车行驶平顺性影响的传递路径分析

介绍了传递路径分析的基本原理,利用LMS/TPA软件,对某轿车由路面激励通过悬架和车身对驾驶员座椅地板垂直振动加速度的传递路径进行了分析。通过实车道路试验和室内锤击法试验,详述了汽车振动传递路径分析与试验。对影响整车行驶平顺性的悬架系统主要传递路径进行了分析识别。结果表明,路面激励通过前悬架右下控制臂后点对驾驶员座椅地...     

McKibben型气动人工肌肉建模方法研究

对McKibben型气动人工肌肉的建模方法进行了研究．主要有两种建模方法,一种是能量法,另一种是力平衡法;在理想状态下,利用能量法和力平衡法建立的理想状态下静态模型的结论是相同的;最大编织角由气动人工肌肉的结构和工作机理决定;当考虑了端部约束时,气动人工肌肉输出力会减小,此结论由能量法和力平衡法都可得到证明．本研究对气动人工肌肉精确建模有一定的指导意义．     

某乘用车振动噪声诊断分析与系统隔振研究

首先对某乘用车振动噪声产生的原因进行分析研究,并结合主观评价的结果选取该乘用车的驾驶员座椅导轨、方向盘、悬置系统主被动侧等位置进行振动测试,在驾驶员右耳位置和后排座椅中间位置进行噪声测试.对测试的数据进行分析,结合产生的原因,本着"以较小的改动获得较大的减振降噪效果"的原则对动力总成悬置系统进行隔振性能的改进设计.最后对改进悬置之后的乘用车进行了测试.测试结果和原车相比,怠速时方向盘12点X方向振动降低43%;在发动机2 000 r/min~3 000 r/min经济转速范围,驾驶员导轨振动有明显改善,车内噪声也有明显降低.     

气动双体人工肌肉弯曲特性分析

推出了一种气动双体人工肌肉研究了气动双体人工肌肉弯曲特性.对双体人工肌肉单侧驱动时轴线伸长量和端面转角进行了实验和理论分析.根据实验数据得出了经验公式,将理论数据和实验数据进行了对比.该肌肉弯曲动作,能够适应复杂空间物体的表面,适用于仿生领域.     

飞机部件在铁路运输中二次缓冲的理论分析与试验

对某型干线飞机的主要部件在铁路运输中的减振与缓冲问题进行了研究,针对运输对象的特点,提出了具有非线性的二次缓冲设计方案,并进行了理论分析、仿真计算与试验研究,以保证该型飞机部件在铁路运输中的安全性。     

气动人工肌肉伺服平台的建模

为克服传统液压或电气驱动并联平台的不足,提出了将气动人工肌肉应用于并联伺服平台的驱动关节,实现平台位姿控制.通过对平台系统的运动学和动力学分析,结合气动人工肌肉的充气压力-伸缩力-伸缩比三者的关系,建立了气动人工肌肉并联伺服平台位姿控制系统的数学模型,并进行了计算机仿真.仿真结果表明,通过输入一定电压来控制气动人工肌肉的充气压力,可实现伺服平台的二自由度转动,而且系统运动平稳.同时分析了在相同输入电压和初始位姿条件下,不同惯性负载和力矩负载对伺服平台响应速度和稳态位姿的影响.所得模型及仿真分析为气动肌肉系统的高精度控制提供了理论基础.     

气动双体人工肌肉结构及力学特性分析

研发了一种气动双体人工肌肉,可实现轴向伸长及两个方向的弯曲.进行了静力学实验研究,搭建了静力学实验台,对双体人工肌肉轴向伸长进行了实验.应用Matlab拟合功能对实验结果分析,得到了双体人工肌肉轴向伸长的经验模型.该经验模型表明双体人工肌肉轴向伸长量可达肌肉本体长度25%.     

基于气动人工肌肉机械手的研究

目前机械手普遍使用气缸,虽然可以实现对操作位置和作用力的有效控制,但是气缸响应速度慢,柔顺性差,不适合应用在医疗和福利领域。用柔性执行器气动人工肌肉为新型执行器构建气动人工肌肉机械手系统,特别是多自由度的平台,是气动方向一项新的研究内容。文章在现有研究工作基础上,对气动机械手系统进行研究,对系统的结构、电气路设计进行了详细描述。机械手系统的可行性与有效性得到了实验的证明。     

物流车座椅减振器双向比对人-椅冲击动力学行为的影响

为探明减振器双向比对人-椅系统冲击动力学行为的影响规律,基于台架试验将座椅减振器阻尼特性简化为非对称分段线性函数,进而创建了人-椅非线性动力学模型及方程,并通过座椅台架试验验证了其有效性.以典型脉冲输入模拟座椅受到的垂向冲击,对不同强度脉冲激励工况、不同减振器双向比情况下的人-椅冲击动力学行为进行数值仿真.结果表明,当座椅减振器双向比大于1时,更有利于衰减驾驶室地板传递到驾乘人员的冲击;而且冲击输入强度越大,座椅减振器双向比大于1时的相对隔振效果越好.     

车辆半主动座椅悬架滑模变结构控制

针对三自由度的车辆座椅悬架模型,以近似天棚阻尼系统为参考模型,运用滑模变结构方法设计了半主动座椅悬架的滑模控制器.首先将实际被控系统和参考模型间的广义误差动力学引入渐近稳定的滑动模态中;采用极点配置法确定滑模切换面的参数,根据滑模控制理论推出滑模面上的等效控制力,再选择等速趋近律确定实时控制阻尼力.仿真结果表明在时域和频域中,该滑模控制器性能较稳定,较被动及PID控制的座椅悬架系统其减振效果得到明显改善,具有较好的鲁棒性和跟踪性能.     

磁流变阻尼器减振座椅的研究

建立了磁流变减振座椅的数学模型,设计了相应的总体方案.阐明了减振系统的结构及工作原理,并采用模糊控制策略进行控制系统的软、硬件设计,实验结果表明,座椅的动态特性得到明显改善,减振效果良好.     

火箭式弹射座椅空中姿态控制技术分析

针对火箭式弹射座椅救生性能问题,对人椅在空中的的姿态控制理论方法进行了分析,明确了研究人椅在空中的姿态控制所需要建立的坐标系统以及各坐标系统的转换关系,以我国某型弹射座椅在空中的稳定姿态控制为例,基于弹射座椅运动基本理论,对弹射座椅的运动轨迹进行了解算,对座椅救生性能进行分析,提出了座椅姿态控制的相关策略。     

Fuzzy Logic Control for Semi-Active Suspension System of Tracked Vehicle

The model of half a tracked vehicle semi-active suspension is established. The fuzzy logic controller of the semi-active suspension system is constructed. The acceleration of driver‘s seat and its time derivative are used as the inputs of the fuzzy logic controller, and the fuzzy logic controller output determines the semi-active suspen-sion controllable damping force. The fuzzy logic controller is to minimize the mean square root of acceleration of the driver‘s seat. The control forces of controllable dampers behind the first road wheel are obtained by time delay, and the delay times are determined by the vehicle speed and axles distances. The simulation results show that this control method can decrease the acceleration of driver‘s seat and the suspension travel of the first road wheel,the ride quality is improved obviously.     

大跨铁路桥梁金属限位减震装置设计与力学性能

为研究适用于大跨度铁路桥梁金属限位减震装置,推导建立一种金属限位减震装置的力学性能计算公式,提出了大跨度桥梁金属限位减震装置简化设计方法,并研发了装置的设计分析软件. 以郑万高铁某典型中承式混凝土平行拱桥为研究对象,提出大桥限位减震装置设计参数及其3种连接构造方案,理论计算了装置的力学性能参数,并开展了装置的力学性能实体有限元分析及其对全桥抗震性能影响分析研究. 结果表明:所建立的大跨桥梁金属限位减震装置设计方法适应性强、计算精度高,满足工程应用的精度要求,设计的限位减震装置可以满足高速铁路桥梁对行车舒适性和安全性的要求,具有良好的减震耗能作用,可降低大跨桥梁梁端位移约20%.     

Experimental Investigation on the Dynamics of Pipes Conveying Fluid Based on Strain Gauge Test

基于应变测试的输流管动力学特性实验研究

赵云龙,车驰东,周勇

（上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院）

创新点说明：

在假设流体阻尼和结构阻尼的基础上,推导了简支输流管道弯曲振动方程,同时计入了流动及科氏加速度的影响,并利用伽辽金法对方程进行求解。随后,基于应变测试的方法对空管和输流管分别进行了模态识别,并测量了流体的等效粘性阻尼系数。

研究目的：

船舶管路系统为船舶动力系统提供工作所必须的水、油等,其动力学特性对于船舶动力系统的可靠性及船员的适居性有很大的影响。本文对输流管的动力学特性进行分析,为输流管道的可靠性研究提供理论依据

研究方法：

本文的理论分析采用了伽辽金法,实验是采用应变测试的方法

结论：

输流管的固有频率和阻尼比均小于空管,但两者振型区别不大;管道的初始形变大小对于结构的阻尼比和流体等效粘性阻尼系数的影响很大;在大变形下,流体的存在会减小系统的等效阻尼。

关键词：输流管;模态识别;应变测试;阻尼比

     

基于人机工程学的轻卡驾驶室座椅设计方法

以人机工程学的理论为基础,介绍了座椅设计中座高、座宽、座深、座面倾角、靠背高度、靠背倾角等座椅静态参数的选取原则,以某轻卡座椅为例,用Pro/E建立座椅的模型,导入Man-neQuinPRO10.2中进行人机分析,并结合实例对座椅的各静态参数进行选取.     

支座激励下小垂度悬索动力响应试验及数值模拟

支承于相邻结构间的索网幕墙采光顶受主体结构相对位移振动的不利影响,该位移振动将作为支座激励导致悬索构件发生过度张拉或松弛现象。为研究悬索在端部支座简谐及随机激励下的动力响应,本文首先以综合考虑垂跨比、索力及轴向刚度对悬索振动影响的无量纲变形特征参数ab^2为设计变量,对3组悬索试件开展支座简谐激励下的动力响应试验,通过改变加载幅值和加载频率设置两组加载工况,分析在不同的ab^2下悬索位移和索力响应的变化规律;其次,采用ANSYS软件进行数值模拟,计算结果与试验结果吻合较好,验证了数值模拟方法的正确性;最后,以理想高斯白噪声模拟悬索支座随机环境激励,基于已验证的有限元模型计算悬索动力响应,并讨论ab^2、阻尼比及激励强度对位移、索力响应谱及均方差的影响。研究结果表明：1）在两种支座激励下,悬索位移和索力响应均随ab^2、阻尼比的增加而降低,随激励强度的增加而增大,且对于ab^2较大的悬索,其位移和索力响应对支座的随机激励更敏感;2）当阻尼比小于0.1时,随着阻尼比的增加,悬索在随机激励下的位移和索力响应分别降低60.9%和67.5%,此阶段下悬索的动力响应对阻尼比变化的敏感性较高,且增加阻尼带来的抑制效果显著;3）当支座简谐激励和索力相同时,垂跨比的变化对悬索的动位移影响较低,但对索力的影响较大,其中垂跨比较小的悬索索力变化更剧烈。     

基于砂率的富含砖粒再生混凝土基本性能试验研究

为探究富含砖粒再生混凝土阻尼性能、抗压及劈裂强度与砂率的关系,选用全再生富含砖粒粗骨料,以砂率为研究参数,设计制作砂率为25%～50%的6组不同配合比再生混凝土梁、抗压及劈裂试件。通过试验研究砂率对富含砖粒再生混凝土梁阻尼性能、抗压及劈裂强度的影响规律。研究结果显示,随砂率的增大,富含砖粒再生混凝土抗压及劈裂强度均减小,而阻尼比随砂率的增加先增大而后略有降低。