多指护理灵巧手的优化

从手指关节运动副型式、手指指数和手掌、手指结构、手指材料、各个关节运动的驱动方式以及传动方式、各关节截面的结构型式、传感器的选择和布置等7个方面对灵巧手进行优化分析。考虑到一般性和通用性,对各手指之间的相对位置及姿态、各关节的长度及回转关节的回转角度范围,运用拟人法,类比法,建立优化目标函数和约束条件进行优化计算,设计出一种用于护理机器人上的带手掌的3指9关节灵巧手。对灵巧手的具体结构作了分析,绘出了灵巧手的三维结构模型。优化的护理灵巧手扩大了抓取范围,安装了灵巧手的护理机器人,减轻了护士的劳动强度,提高了护理质量。     

机器人多指灵巧手的结构型式的优化分析

本文对目前已经制造出的几何典型的多指灵巧手的结构进行了分析,对多指灵巧手结构形式上的几个主要方面进行了优化分析,提出了完成一任务的通用的多指灵巧手的最优结构型式,并对其进行了具体的结构设计,给出了三维视图。     

多指灵巧手主从控制系统的硬件设计

设计了一种超声电机驱动的多指灵巧手控制系统的硬件电路。给出灵巧手控制系统的硬件总体设计方案,并对灵巧手控制系统的译码电路、关节信息采集电路、超声电机启停和正反转电路、超声电机的调速电路等外围电路模块的硬件设计过程作了详细的阐述,并加以实现。     

多指灵巧手主从控制系统的软件设计

根据多指灵巧手的结构特点和性能要求,在控制系统硬件的基础上,进行了主从控制规划和方案设计,采取数字增量式PID控制方法,编程实现了灵巧手关节回零和关节运动控制2大功能模块。     

变胞多指灵巧手分析

对戴建生提出的新型的变胞多指灵巧手进行分析。该灵巧手与目前常用的机器手最大的不同在于它的手掌可以活动,并具有变胞功能。手掌的变胞增强了机器手的灵巧度并增大了工作空间。当手掌杆件静止的时候,每个手指都在一个平面内运动,由此提出手指操作平面的概念,从而将研究抓取姿态的问题转化为研究手指操作平面单位法矢量的问题。建立球面变胞手掌的全局坐标系,并得到3个手指平面的单位法矢量在此全局坐标系下的表示,然后将抓取姿态映射成为姿态直纹面。将机器手的工作空间分为手指和手掌两部分,着重研究后者,提出工作空间三角形的概念。工作空间三角形随着手掌的运动而变化,映射成为手掌工作空间直纹面后可以直观地了解其形状和大小的变化情况。     

多指灵巧手复合驱动系统的研究

针对传统驱动方式中电机驱动系统的结构复杂、液压驱动系统的体积庞大、气压驱动系统的控制困难等问题,提出一种新型复合驱动系统,该系统由微型盘式无刷直流电机和温控记忆合金弹簧驱动,将复合驱动系统用于仿人多指灵巧手手指的驱动,简化灵巧手的整体结构,优化控制方式。探究记忆合金弹簧的回复力与工作行程的关系,分析指节间位姿变换关系和抓取物体时影响指节接触力大小的因素,利用滑模PID智能控制策略控制手指的运动,使灵巧手的控制效率得到提高。对多指灵巧手模型仿真,验证运动的合理可行,为复合驱动系统的进一步研究提供了基础。     

基于手掌拱形的TJU/KCL灵巧手参数优化设计

结合解剖学和生物力学中对人手的研究成果,完成了对变胞仿人灵巧手机构参数的优化设计。本文将人类手掌的掌弓和衡量掌弓的运动学横向拱形的概念应用于TJU/KCL灵巧手的运动分析上,以此为基础建立了变胞灵巧手与人手在抓取运动上的联系;建立TJU/KCL灵巧手的机构模型,以最大化与人手相似的抓取姿态为目标函数,采用遗传算法,实现了变胞灵巧手的参数优化。通过手掌的变胞运动,优化后的灵巧手能实现多个与人手相似的抓取姿态,突出了手掌的可变性和灵巧手的仿人性。     

欠腱驱动多指灵巧手的设计

提出一种欠腱驱动多指灵巧手，它具有结构简单，操作灵巧，控制容易，较高的操作适应性，每个多指节手指仅用一个腱驱使手指弯曲运动。文中描述了欠腱驱动多指灵巧手的结构设计与手指位移分析，与现有的多指灵巧手和欠驱动多指杆机器人手相比，这种手指灵巧手的结构更为简单紧凑，且能减少控制的复杂性、重量和成本，并能实现多功能地抓取不同物体的能力。     

水下灵巧手的结构优化及控制系统设计

设计了3指水下灵巧手及其防腐密封结构,对结构参数进行了优化设计.基于CAN总线构建了灵巧手控制系统.根据优化设计结果研制了3指水下灵巧手原理样机,测试结果表明,该灵巧手可灵活抓取多种复杂表面的物体,部分代替人工水下作业.     

基于超声电机的多指灵巧手装置的设计

分析研究了一种超声电机驱动的多指灵巧手装置的结构设计,该手指从外观和功能上接近人的手指,对其结构和工作原理进行了分析和说明,搭建了一个主从控制平台,实验结果表明了设计的合理性和可行性。     

弹性欠驱动四指灵巧手设计与试验

全驱动灵巧手需要较多独立驱动单元,控制系统复杂,导致体积和重量过大,费用昂贵,在实际应用中有极大局限性。欠驱动灵巧手具有驱动单元少、控制简单等特点。在保证具有一定运动灵巧性的前提下,欠驱动灵巧手能极大降低灵巧手本体及控制系统的复杂度和制造维护成本,体现出更高的实际应用价值。由此提出一种新颖的仿人单腱弹性欠驱动四指灵巧手的设计方案。同时,完成四指灵巧手本体结构设计,及分析获得关节弹簧刚度的选取方法。对影响关节驱动转矩的滑轮单元进行几何参数的优化分析,得到手指传动机构的较优设计方案。通过多指手样机对不同形状、大小物体的抓握试验,证明本欠驱动四指灵巧手具有抓取自适应能力和较强抓取能力。     

随机振动动力吸振器参数的最优设计

对主振动系统分别受外力激励和基础激励的随机振动动力吸振器进行分析比较色主质量位移方差最小作为优化目标,同时考虑吸振器本身位移的许用范围,提出了两类基于随机振动的动力吸振器最优参数的计算公式。通过算例分析,吸振效果明显,证明所给公式是有效的,这对动力吸振器的优化设计和使用造反具有理论指导意义。     

离子交换装置的参数优化设计

离子交换装置的参数较多,利用传统的经验法与试算法很难得到最优解,且计算繁琐、工作量大.利用优化设计方法,把离子交换装置的设计问题转化为最优化问题,能设计出最优的离子交换装置,同时也提高了工作效率.     

谐波齿轮传动啮合参数优化设计

以谐波齿轮传动齿侧隙最小为目标,建立齿侧间隙计算数学模型,该模型通过柔轮附加扭转角形式对侧隙减小量进行补偿,弥补了以往设计中将侧隙减小值直接放在目标函数侧隙值中的缺点.并针对四力作用型谐波齿轮传动实例进行了啮合参数优化设计,所得参数为谐波齿轮的精密制造提供了可靠依据.     

空间微动平台的柔性铰链参数优化设计

在微位移技术中,柔性铰链是实现微位移和高分辨率的理想机构。结合空间微动平台的特点：轻量化、小尺寸、尽可能高的一阶共振频率,以及满足平台工作行程、驱动器推力大小、和材料许用应力等要求,通过对柔性铰链公式的详细分析,给出了这类微动平台的设计流程和实例演示,同时也有助于我们理解柔性铰链各参数间的作用和相互关系。     

射流泵最佳参数的确定方法

根据能量守恒原理得出了射流泵效率计算公式，再利用多元函数极值原理给出了射流泵最优参数方程，求解并给出了射流泵基本性能包络线和效率包络线，分析了摩擦损失系数和密度比对最优参数的影响，确定出最优化面积比值。理论计算结果表明：在等密度体系和Petrie给出的摩擦损失系数条件下，最优面积比为0．280，与文献[8]中给出的实验结果相近；摩擦损失系数是影响射流泵效率的主要因素，密度比对最优工作点有一定的影响；最优面积比只与摩擦损失系数有关，而与流体间的密度比无关。研究结果对工程应用具有指导意义。     

基于粒子群算法的并联机构结构参数优化设计

介绍了粒子群优化算法的原理和实现方法，分析了该算法的主要参数对搜索性能的影响，井把粒子群算法用于六自由度的并联机构的参数优化设计中，取得了较好的效果，试验证明，粒子群算法是一种有效的优化方法，适用于大型复杂结构的优化设计。     

高速高精运动控制器参数的优化设计

对所研究的直线运动部件的摩擦力与被控对象，提出了自回归平均滑动模型。讨论了实现高速高精运动控制的途径，指出IP加预见前馈补偿的控制方法是目前实现高速高精运动较好的控制方法。对作为预见前馈控制基础的PID控制回路，分析了其控制器参数对系统性能的影响规律，提出了控制器参数的选择原则，并应用Matlab语言和Simulink软件进行了控制器参数的优化设计。最后在考虑系统实际动态特性的情况下，分析了可能发生的失稳对高速高精运动的限制。