充气伸长型气动柔性驱动器刚度特性

为实现充气伸长型气动柔性驱动器的变刚度控制,对其输出力模型进行改进,建立气动柔性驱动器的静态刚度和动态刚度数学模型,指出气动柔性驱动器的动态刚度为静态刚度与气压刚度之和.试验和仿真研究结果表明:供气压力是影响充气伸长型气动柔性驱动器静态刚度和动态刚度的主要因素,静态刚度和动态刚度均随供气压力的增大而增大,且呈现较好的线性关系.     

气动柔性三肌肉轴向驱动器力学性能研究

针对市场上常见直线驱动器柔性差、重量大的缺点设计研发了一种气动柔性三肌肉轴向驱动器,并对驱动器进行理论分析得出驱动力与气压,伸长量与气压的公式并搭建实验平台对驱动器的公式进行实验校核。分析理论值与实验值的差异并得出结论。研究表明轴向驱动器伸长量不变时,通入气压越大驱动力越大。轴向驱动器通入的气压不变时,伸长量越大驱动力越小。该研究对以后轴向驱动器的控制和使用提供了一定基础。     

气动柔性手腕结构设计与实验研究

采用伸长型驱动器和球形制动器研制了一种气动柔性手腕。采用静力学实验的方法,分析了手腕端盖转角与气压关系,当气压值为0.34MPa时,手腕端盖转角为41°。采用理论与实验相结合的方法,分析了手腕制动器的力学特性,当气压值为0.4MPa时,制动器气囊轴向推力为107N,并得到了手腕制动力矩方程。     

基于FPA的新型气动柔性球关节的研究

驱动关节是机器人研究的重要基础部件,提出了一种基于气动柔性驱动器(FPA)的新型气动柔性球关节,本球关节采用三个FPA作为驱动器,通过向三个FPA输入不同的气压实现其旋转运动.由球关节力矩平衡的条件,建立了新型气动柔性球关节的数学模型,根据并联机构位置逆解易求的特点和BP神经网络的特性,建立了合适的BP神经网络模型,求解了新型气动柔性球关节的位置正解,最后通过MATLAB仿真验证了新型气动柔性球关节模型的准确性.     

基于实验方法的硅胶圆管柔性关节静力学研究

采用两种不同材料的硅胶管和弹性骨架制作了柔性关节,对其进行静力学实验,得出了在相同气压下的弯曲角度和夹持力,并建立了柔性关节形变模型,获得了其气压下的形变特性。研究结果表明: 硅胶胶管邵氏硬度越小,其剪切弹性模量和弹性模量越小,其硅胶管制的柔性关节柔性和力学特性越好。该研究为弹性硅胶管在气动人工驱动器的应用进一步研究奠定了基础。     

气动软体驱动器的设计

根据人手指外骨骼关节结构,提出硅胶多腔体仿人柔性关节,设计了一种用于手部康复机器人的气动软体驱动器,详细阐述了驱动器的制作流程。采用Abaqus软件对软体驱动器进行有限元仿真,给出不同气压下的仿真图形。仿真结果表明,提出的软体驱动器的理论模型与实验数据基本吻合,相对于其他结构,整体的稳定性,抓取能力更强,为以后仿人柔性机械手的应用提供了支撑。     

气动柔性关节工作特性分析

本文介绍了气动柔性关节的结构和工作原理,该关节利用气压驱动实现轴向伸长和弯曲变形.对关节进行了力(矩)平衡分析,建立了压力与关节伸长和端面转角之间的数学关系.搭建了试验系统,对关节进行了压力与伸长量及转角的关系实验.引入了修正系数,修正好的模型能较好的反映关节的运动过程.     

按最小柔性误差设计投梭机构约束弹簧刚度

本文用弹性振动理论研究实际动力学响应,并以投梭机构为实例阐明桉柔性误差最小确定约束弹簧刚度的方法.     

网络式气动软体驱动器设计、制造与实验

采用硅胶材料设计了一种网络式气动软体驱动器,软体驱动器在通气条件下可实现弯曲变形。设计了驱动器模具,并制作了驱动器样机,进行了驱动器静力学实验与有限元仿真。结果表明：软体驱动器具有较好的柔性和灵活性,最大弯曲角度可达到323°。该研究为软体驱动器的进一步应用奠定了基础。     

基于ABAQUS的波纹管建模与仿真分析

利用ABAQUS软件对超弹性硅胶材料的波纹管进行建模,并对其内部充气加压模型进行有限元仿真分析.分析了不同波纹管壁厚对加压后的应力、轴向伸长和径向膨胀的影响.仿真结果表明:波纹管波峰处壁厚越厚,对其径向和轴向变形的约束能力越强,在薄壁情况下,加压后波纹管会存在约束不足而导致失稳的情况.该研究为波纹管在气动人工驱动器变形...     

基于Bouc-Wen修正模型的柔性关节驱动器迟滞建模

为了研究柔性关节驱动器输出力的迟滞影响,提高力控制精度,构建了柔性关节驱动力的迟滞实验台,提出柔性关节驱动器输出力的Bouc-Wen修正方法对力迟滞进行精确建模,并通过龙格-库塔-费尔贝格算法对BoucWen修正模型进行参数辨识.在Bouc-Wen模型的基础上,引入具有方向性的修正项,克服柔性关节驱动器的输出力-转角迟滞的非对称性.利用关节驱动器在60、80、100、120 kPa充气压力下的力迟滞实验数据,建立Bouc-Wen修正模型.在70、90、110 kPa充气压力下,将Bouc-Wen修正模型所预测的柔性关节力迟滞曲线与经典Bouc-Wen模型以及实验曲线进行对比.结果表明所提出的力迟滞Bouc-Wen修正模型,在各充气压力下的最大相对误差仅为7.75%,平均偏差小于0.45 N,模型拟合优度大于0.99.说明所提出的Bouc-Wen修正模型能够对柔性关节驱动器的力迟滞进行准确建模,为力闭环控制提供基础,也为其他超弹性材料柔性驱动器的迟滞建模提供参考方法.     

压电双晶片型二维惯性冲击式精密驱动器

研制了一种以自由端带有集中质量的悬臂式压电双晶片为驱动单元、具有移动和旋转二自由度的惯性冲击式精密驱动器。对压电双晶片的动态特性进行了有限元法分析和实验测试,提出了定频调压的控制方法,并对该精密驱动器进行了移动和旋转性能测试。测试结果表明:该驱动器具有结构简单、行程大、驱动力强、分辨率高等特点,而且其成本低于传统惯性冲击式驱动器的百分之一。     

驱动电压过冲对舵控系统传导EMI影响及抑制

无人机舵机控制系统广泛采用脉宽调制技术驱动电动舵机,其驱动电路为MOSFET构成的桥式逆变电路,工作中出现的门极驱动电压过冲现象,将影响整个舵控系统的传导EMI发射. 针对这一问题,首先分析了驱动电压过冲机理及对系统的EMI影响,然后提出了在驱动电路电源端加电容来抑制电压过冲. 最后,结合仿真和实验分析,证明了该措施抑制EMI噪声的有效性.     

Design and test of pneumatic artificial muscle driven variable trailing-edge camber wing

A variable camber wing driven by pneumatic artificial muscles is developed in this paper. Firstly, the experimental setup to measure the static output force of pneumatic artificial muscle is designed and the relationship between the static output force and the air pressure is investigated. Experimental results show that the static output force of pneumatic artificial muscle decreases nonlinearly with the increase of contraction ratio. Secondly, the model of variable camber wing driven by pneumatic artificial muscles is manufactured to validate the variable camber concept. Finally, wind tunnel tests are conducted in the low speed wind tunnel. It is found that the wing camber increases with the increase of air pressure. When the air pressure of PAMs is 0.4 MPa and 0.5 MPa, the tip displacement of the trailing-edge is 3 mm and 5 mm, respectively. The lift of aerofoil with flexible trailing-edge increases by 87% at AOA of 5°.     

柔性梁横向振动控制的轴向脉冲力法

应用一种新颖的变刚度振动控制原理,提出了采用施加轴向脉冲力,对柔性梁在瞬态振动下的横向振动进行主动控制的方法,并对一根两端铰支梁受瞬态扰动的振动响应控制进行了数值真计算和模型实验。     

用于康复训练的分段式气动软体驱动器

针对手指康复训练中软体驱动器贴合度低、灵活性差、运动传递不准确等问题,基于仿生原理设计分段式气动软体驱动器. 通过3个具有锯齿结构半波纹管气囊实现软体驱动器的分段弯曲,嵌入柔性应变传感器实现软体驱动器本体感知. 建立半波纹管气囊弯曲变形数学模型,借助有限元分析对半波纹管气囊进行分析,研究壁厚、波纹宽度、波距和波纹数目对该气囊弯曲性能和末端输出力的影响,选取软体驱动器尺寸参数. 采用3D打印技术及失蜡铸造工艺,制作分段独立驱动的软体驱动器. 特性测试结果表明：分段式软体驱动器最大弯曲角度为302°,末端输出力为3.33 N,能够带动手指进行分关节康复训练,内嵌的柔性应变传感器可以实时监测软体驱动器弯曲状态.