一种肌电假手的自适应模糊控制方法

针对肌电假手的力控制问题,提出了一种基于肌电信号自适应学习的动作识别方法,同时结合模糊神经网络PID控制算法实现肌电信号对假手的控制.设计的肌电信号自适应学习动作识别方法在时域内进行,减小运算复杂度和计算量的同时保证了动作识别精度.采用模糊神经网络PID算法设计了假手握力控制器,在没有位置传感器的情况下保证了假手握力的控制精度.进行了肌电信号动作识别跟踪实验、假手握力跟踪实验、肌电信号控制假手抓取实验,实验结果证明了肌电信号自适应学习动作识别方法和模糊神经网络PID握力控制方法在肌电假手控制中的有效性.     

基于ADAMS的欠驱动手爪建模及接触力分析

利用虚拟样机仿真软件MSC．ADAMS,建立放射源检测机器人欠驱动手爪的虚拟样机模型并进行验证,分析影响接触力的相关因素：通过对虚拟样机模型的仿真可知,该模型接触力的仿真测量值与解析计算值吻合,可用其代替物理样机进行掀取分析,且接触力的主要影响因素为驱动力矩和抓取距离。借助于虚拟样机模型,可仿真得到实时的接触力,为抓取稳定性分析提供依据。     

一种欠驱动电动型两指多指节机器人手

在许多工业应用中,常要求机器人手结构简单,操作灵巧,控制容易,且具有较高的操作适应性,开发的欠驱动两指多指节机器人手仅用一台驱动电机就能以直指或曲指方式履行各种工业操作任务。文中描述了欠驱动两指多指节手的结构,工作原理与手指位移分析,与现有的欠驱动机器人手相比,这种多指节机器人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。     

欠驱动多指节机器人手的抓力分析

对欠驱动多指节机器人手的抓力进行了分析,给出了直指和曲指抓取物体时的抓力方程,并对手指抓力作了动态仿真。手指抓力分析为多指节手的机构与力控制设计提供了理论基础。     

三自由度自适应抓持仿人手的设计研究

设计完成了用于仿人形机器人上的具有自动适应被抓持物体几何特征的三自由度仿人手。论文首先设计了具有自适应抓持能力的手指机构,进一步对该手指机构各关节之间的运动耦合关系进行了分析研究,并通过虚拟样机技术验证了所设计的仿人手机构传动系统的正确性和自适应抓持的可行性,最后提出了衡量仿人手抓持能力的指标,分析了所设计的仿人手的抓持能力。所有结果都表明手指机构是合理实用的,所设计完成的仿人手达到了设计要求。     

Superunderactuated Multifingered Hand for Humanoid Robot

A novel underactuated finger mechanism was designed. Finger mechanism was incorporated into a humanoid robot hand to obtain more degrees of freedom with less actuators and good grasping functions with shape adaptation, therefore decreasing the requirements for the control system. A novel superunderactuated multifingered hand (TH-2 Hand) for a humanoid robot was designed based on a previous underactuated finger mechanism. The TH-2 Hand was attached to a humanoid robot because of its high personification, superunderactuation, compactness, easy real-time control, small volume, light weight, and strong grasping function. This work was translated from the Journal of Tsinghua University (Science and Technology), 2004, 44(5) (in Chinese) This research is funded by the National Natural Science Foundation of China (grant 50275083) and the Education Prosperity Plan of the National Ministry of Education     

LARM PKM solutions for torso design in humanoid robots

Human-like torso features are essential in humanoid robots. In this paper problems for design and operation of solutions for a robotic torso are discussed by referring to experiences and designs that have been developed at Laboratory of Robotics and Mechatronics (LARM) in Cassino, Italy. A new solution is presented with conceptual views as waist-trunk structure that makes a proper partition of the performance for walking and arm operations as sustained by a torso.     

欠驱动机器人的切换姿态优化及全局稳定控制

讨论了欠驱动两杆机器人控制中存在的控制器切换问题并将其归纳为一类优化问题,提出了一种优化切换姿态并保证全局稳定的控制器设计方案。在系统全局稳定的条件下,将对欠驱动关节的控制能力作为优化目标。采用基于弱控制Lya-punov函数的方法设计摆起控制器;利用线性二次调节器(linear quadratic regulator,LQR)方法设计平衡控制器;使用控制器切换环节实现控制器的最优切换,其中控制器切换环节的设计借助平衡控制器吸引域的概念和遗传算法来实现。仿真实验中,应用该方法得到的控制器不仅能实现控制目标,还能使系统具有更强的抗干扰能力,并缩短18.8%的控制时间。     

用于假手指尖的光纤光栅触觉力传感器研究

针对现有假手触觉测量常用的薄膜压力传感器精度不佳、线性度差、迟滞性高等问题,研究了一种可安装于假手指尖的光纤布拉格光栅触觉力传感器。首先,通过传感单元的微小化结构设计,可以将施加的外力转化为光纤承受的轴向力;进而,通过有限元对传感器结构参数进行优化,提高了光纤光栅对于压力的灵敏度;然后,围绕假手指尖应用的需求,制作了这种光纤布拉格光栅触觉力传感器;最后,对该传感器进行了性能标定、对比分析和应用抓取3个实验分析,实验结果表明:该传感器压力灵敏度为0.103 8 nm/N,线性度R~2为0.998,重复性误差为1.32%和迟滞性误差为2.19%;与现有的薄膜压力传感器对比,该传感器的线性度和重复度都更高,迟滞性更低。     

受人观测启发的UUV前视声纳滤波方法

UUV依据前视声纳探测信息进行在线滚动路径规划。针对浅水环境下声纳探测信息受物理及声场环境干扰杂波较多的问题,提出了一种受人观测启发的前视声纳滤波方法。首先,建立了声纳视域模型,然后采用小波阈值法进行声纳信息的初步去噪;其次,引入仿人观测的真伪目标判别策略,提出了基于时间滑窗的探测目标模糊关联与真伪判别算法。湖试结果表明:该算法能够滤除浅水环境下声纳探测信息的杂波,可提供可信环境信息,并引导UUV避开岛屿、浮箱等典型障碍目标。     

基于方向可操作度的机器人灵巧手抓持优化研究

以三指灵巧手的速度可操作性椭球和力可操作性椭球研究为基础,定义了机构的速度方向可操作度和力方向可操作度。在给定灵巧手操作位姿的条件下,以方向可操作度为目标函数,给出了灵巧手最佳传速方向和传力方向的优化方法。最后,以三指灵巧手为算例进行演示,得出了灵巧手在给定位姿下的最佳传速方向和传力方向,为灵巧手的抓持规划提供了值得借鉴的方法。     

考虑力传递性能的力觉反馈手控器的优化设计

对机构力传递性能进行研究,并提出力传递能力概念。建立一种综合机构工作空间、运动学性能和力传递性能的多目标优化函数,并应用于一种三平动自由度的手控器机构优化设计。对机构优化结果进行工作空间、机构雅可比条件数和力传递性能分析,确定基本结构参数和动力驱动参数,进一步完成样机制作。优化和研制过程为高性能手控器的研制提供了参考。     

基于遗传退火算法的装配线设计多目标优化方法

针对混装配线设计这一有约束的多目标优化问题,建立了数学模型。将基于Pareto的解的分级方法与Lp-范数形式的非线性机制相组合,构建了基于遗传退火算法多目标优化方法。重点阐述了个体编码、染色体检修、多目标处理机制等关键技术。设计了算法流程图,并开发了优化程序。该方法克服了加权和方法的不足,用模拟退火改善了遗传算法全局寻优性能。计算实例表明,随着迭代次数的增加,每代的非受控点逐渐收敛于Pareto最优边界,是一种混装线设计多目标优化的新方法。     

膜系优化设计中的逃逸函数法

在膜系优化设计中引入可以摆脱局部极值 ,实现全局优化的逃逸函数 ( escapefunction)法。介绍了逃逸函数法的基本原理及算法设计 ,并举例说明它在膜系优化设计中与 needle法 ,传统优化方法结合使用可以进行全局搜索 ,从而实现从单层膜开始设计任意光学性能的多层膜     

考虑不确定性的多学科设计优化分解方法

为提高不确定性情况下多学科设计优化分解的合理性,研究不确定性因素对分解目标的影响,提出了考虑不确定性的多学科设计优化分解方法.首先将布尔型函数关系矩阵扩展为相关性一规模两层函数关系矩阵,给出了规模矩阵元素与设计变量不确定性的定量关系.然后针对该矩阵提出了任务规模、任务平均度和任务耦合度的概念,给出了三者的计算方法.在此基础上分析确定了优化目标、约束条件、优化变量,建立了整数规划模型,并应用遗传算法进行求解.最后以齿轮减速器为例进行分解,分解结果证明了本方法的合理性与先进性.     

客车车体碰撞吸能结构优化设计方法研究

为实现车辆吸能部件结构优化,提出一种将建模软件I-DEAS、碰撞软件ANSYS/LS-DYNA和多学科优化软件ISIGHT有机结合在一起的优化设计方法.将第一次成功碰撞仿真的ANSYS/LS-DYNA模型的批处理命令流从后台调到前台,再按照ISIGHT语义要求,在命令流文件中定义优化目标,设计变量及约束条件,然后采取遗传算法(GA)和序列二次规划算法(SQP)的组合优化方案,对吸能结构进行优化设计.以某地铁车车体为应用对象,给出该方法对地铁车车体吸能部件结构优化设计的全过程,获得了车体端部合理的吸能结构.     

Optimum design method of multi-axis force sensor integrated in humanoid robot foot system

The multi-axis force sensor (MFS) has been extensively adopted in humanoid robot foot to obtain external forces/moments acted on the foot while in locomotion. The precision and comprehensive performances of MFS originally determined by its elastomer structure are significant essentially for humanoid robots to keep balance by detection of external forces/moments during walking motion. The reason for the transmission of coupling-error of structure is analyzed and then the optimum method for the function of objective-optimization of MFS compliance matrix, Finite Element Method (FEM), orthogonal design and range analysis method are all proposed synthetically. In addition, the comprehensive performances of MFS designed by the optimum method are analyzed and elaborated in a concrete design case. Finally, the main indexes of the MFS are verified experimentally through humanoid robot’s dynamic walking motion.     

面向振动机械的可视优化设计方法研究

对可视优化设计法进行了综合性研究,明确了该方法的研究内涵及研究内容.围绕振动机械的研发过程,详细论述了搭建振动机械可视优化设计平台的过程,包括确定平台的功能要求、功能模块组成以及支撑平台运行的软件系统,进一步阐述了各功能模块的实现方法.在此平台上,可以对振动机械全面实施可视优化设计.最后,以某企业大型振动筛为例,进行了实例研究.     

耦合系统考虑可靠性的多学科设计优化分解方法

为了减少基于可靠性的多学科设计优化的计算成本,提出了一种面向耦合多学科设计优化的分解方法。定义了函数计算成本矩阵来处理可靠性函数的随机性,给出了根据函数随机特征计算函数计算成本矩阵的方法,同时定义了耦合关系矩阵来处理函数之间的耦合性,给出了识别耦合变量集的算法;基于函数计算成本矩阵和耦合关系矩阵提供的信息,改进了整体计算成本等评价指标的度量方法;利用遗传算法进行分解,寻求整体计算成本最小的分解方案;通过电子封装的多学科设计优化算例对上述方法进行了验证,通过与两个已有分解方案的对比表明,该方法能够显著减少整体计算成本。该方法与传统方法相比具有两个优势：一方面可以识别和分解耦合变量,使其能够用于耦合系统的分解;另一方面可以将可靠性函数平均分解到各子任务中,以获得更少的整体计算成本。     

基于拓扑优化方法的牵引车车架优化设计

建立了牵引车车架的有限元模型并进行了多工况静力学分析,基于OptiStruct软件,对多工况拓扑优化常见问题提出了工程实用的解决方法,实现了牵引车车架结构优化设计.通过优化前后计算结果的对比分析,说明基于变密度法的拓扑优化技术能有效进行牵引车车架优化设计,避免结构设计的盲目性,优化结果为同类产品结构设计提供了参考.