仿生机器鱼运动学参数优化选择的试验方法研究

建立了仿生机器鱼在一维稳态游动时的运动学数学模型；运用遗传算法对该模型中的运动学参数如何进行优化选择和组合进行了试验研究，并提出了试验的模型和方法．该模型对于开展包括鱼雷在内的无人水下航行体的推进技术研究有较大的参考意义．     

仿生机器鱼运动方向的模糊控制研究

结合仿生机器鱼运动的三种转弯模式,设计了一种用于机器鱼运动方向控制的模糊控制器,并阐述了具体算法的实现。实验结果表明,该方法是有效的,且具有较好实时性,能够满足多仿生机器鱼协调协作研究的需要,并为未来机器鱼的实际应用奠定了良好基础。     

基于增强式学习的仿生机器鱼避障控制

研究了仿生机器鱼的自主避障控制,提出了一种集成超声和红外传感器的仿生机器鱼系统设计方案,为机器鱼安装了3个超声传感器和3个红外传感器.针对此仿生机器鱼系统,提出了一种基于增强式学习的仿生机器鱼自主避障控制策略,给出了状态集和行为集,采用当场奖励和延时奖励相结合的方法,通过学习获得了有效的状态行为组合.仿真实验验证了学习结果的有效性.     

一种应用于多仿生机器鱼协作的图像并行处理方法

并行处理是提高图像处理速度的重要途径。结合图像处理算子的隐合并行性和机器的字长特性,提出了一种通用的并行识别方法,利用MMX指令和SSE指令予以实现,并应用于多仿生机器鱼协作系统的视觉子系统中。该方法适于批量数据块处理,可以成倍提高系统的处理速度。     

基于形状记忆合金驱动的仿生鲫鱼尾鳍的设计和分析

 为了研制可主动运动控制的仿生机器尾鳍,以鲫鱼的尾鳍为研究对象,利用仿生学研究结果以及形状记忆合金材料的特点,设计形状记忆合金驱动的仿生鲫鱼尾鳍结构,实现尾鳍的主动运动控制.介绍了仿生尾鳍及其驱动器的机械结构和控制方法,详细分析了核心部件形状记忆合金鳍条的根部变形曲率和摆动幅度之间的关系.最后由实验给出了形状记忆合金鳍条厚度与最大输出力及摆动幅度之间的关系,同时给出加热电流占空比对鳍条最大摆幅和最高频率的影响规律.由实验结果可知：最大输出力随着SMA薄板的厚度增加而迅速增大,它们之间呈现非线性关系;鳍条厚度和摆动幅度之间呈线性反比关系,摆动幅度随着厚度的增加线性减小;随着驱动加热电流的增加,鳍条的响应频率显著加快;不同加热电流占空比下鳍条所能达到的最大摆幅显著不同．     

仿生机器鱼水球比赛控制平台视觉子系统

文章介绍了仿生机器鱼水球比赛的背景知识,分析了机器鱼软件控制平台的系统结构,详细介绍了视觉子系统的组成、功能及实现方法。实验表明,该系统能较好地满足比赛图像识别要求。     

后仿生设计方法探析

由Peel休闲椅案例分析入手,探寻其理论依据,通过对比现有几种仿生设计概念,分析了Peel休闲椅的设计特点,进而提出了新的概念——后仿生设计。结合分析后仿生设计案例,并融合木材解剖学、木材纹理强化技术和重组装饰材料设计制造技术等研究成果,进一步归纳出后仿生设计的方法,包括仿机械加工形态法、仿物理处理特征法、移植综合处理特征法及仿珍贵材料切面法,以便为今后开展后仿生设计的研究和应用提供理论基础。     

现代仿生食品包装设计研究

产品包装和人们的日常生活密不可分,在人们的生活中扮演着重要角色。随着人们生活水平逐渐提高,社会不断进步和发展,包装形式也随之发生变化。现代人们越来越关注绿色、健康、天然、可持续发展、个性化设计的食品包装设计。因此,仿生的、天然的生物元素深受现代设计师大力推广,食品包装设计中的仿生设计更能够实现现代推崇的绿色设计。仿生设计为现代食品包装设计提高供了设计源泉,在融合设计过程中还需要考虑使食品包装设计更具有新颖性。通过研究仿生设计的形态、结构、颜色和其他特征,寻找可用于食品包装设计参考的设计因素,使天然仿生设计更好地出现在食品包装中。     

基于PVDF传感器的仿生机器鱼测控系统

选择离子聚合物金属复合材料(IPMC)作为驱动器,设计了一种厘米级仿生机器鱼;针对驱动器自身存在的易疲劳、易电解等缺陷及实际工程中的不确定因素给系统带来的不稳定问题,建立了基于性能稳定的聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器的闭环测控系统,解决了开环控制存在的调节时间长、误差大的问题;提出了一种新颖的传感器并行安装方式,有效地避开了应用环境中的不利因素,实现了对驱动器状态的实时检测;在LabVIEW软件环境下进行了测控实验。实验表明,该系统能够保证仿生机器鱼长期稳定地工作。     

仿生机器鱼水球比赛桶形失真处理

文章介绍了仿生机器鱼水球比赛的背景知识与控制系统构成,分析了桶形失真的产生原因、矫正方法、处理过程。实验表明该方法能较快地进行失真矫正,满足比赛要求。     

仿生学的气动柔性手指逆运动学算法研究

针对手指逆运动学问题,采用了基于贝叶斯网理论的仿生学研究方法.首先对人类手指进行了运动学建模,并通过多组实验,采样记录人手在抓取时,食指各关节在不同时刻的角度;其次,以采样数据为样本,进行贝叶斯网络学习,获得各关节角度之间的内在关系模型;最后将该模型应用于气动柔性手指控制系统.实验表明,该模型解决了多自由度机器人逆运动学冗余度的同时,使得气动柔性手指的运动更接近人类.     

新型模块化可重构机器人设计与运动学分析

采用模块化设计思想,设计了一种新型可重构工业机器人.通过对机器人进行结构优化设计,机器人的负载自重比达到1/4.5.机器人各关节模块的结构均相同,大幅减少了设计工作量;关节模块中传动部件均采用通用件,降低了机器人的成本.通过关节模块和手臂模块的组合,可形成多种机器人构型.针对其中一种机器人构型,利用DH法建立了机器人正运动学模型.该构型机器人不符合相邻的3根关节轴线交于一点的条件,利用传统方法很难求得全部逆解,因此提出一种代数法与几何法相结合的新方法,求得该构型机器人逆运动学的完整解析解.机器人运动学分析的正确性通过算例进行了验证,为机器人的运动控制奠定基础.     

Microstructures of chafer cuticle and biomimetic design

Insect cuticle has high strength and high fracture-toughness. The superior material properties are closely related to the various particular microstructures in the cuticle, which has passed through natural optimization for thousands of years. In this work, a scanning electron microscope (SEM) was used for observing the various microstructures in a chafer cuticle. The observation revealed that there are several special microstructures that include helicoidal layups, round-hole-fiber arrangements and branched fibers in the cuticle. These microstructures were analyzed in order to learn more about the strength and toughness mechanisms of these microstructures. Several biomimetic composites were then designed and fabricated with special processes and moulds. Obtained biomimetic composites were tested for investigating their strength and toughness and then compared with those of conventional man-made composites. It was shown that the mechanical properties of the biomimetic composites are remarkably better than those of the corresponding conventional man-made composites.     

一种六自由度上肢康复机器人的结构设计及运动学分析

为解决现有上肢康复机器人功能单一以及结构复杂的问题,提出了一种6-DOF外骨骼式上肢康复机器人,建立了康复机器人的运动学模型,通过D H变换对其正向运动学和逆向运动学进行求解.运用Pro/E对康复机器人进行三维建模,通过Mechanism/Pro导入ADAMS/view中进行运动学仿真,得到机器人末端位移的仿真曲线和理论曲线一致,验证了理论推导的正确性,进一步仿真结果证明该方案具有较好的运动特性.     

一种新型六自由度SCARA机器人设计与运动学分析

目的 针对传统四自由度SCARA机器人末端灵活性不足的问题，设计一种新型的六自由度SCARA机器人。方法 首先在传统四自由度SCARA机器人结构特点分析的基础上，通过改进其末端结构以增加机器人的自由度，从而提高其末端的灵活性。然后分别采用D–H参数法与代数法建立该机器人的运动学正解模型与逆解模型。在此基础上，采用对比法在Matlab的Robotics Toolbox工具箱中对该机器人开展仿真分析，验证机器人运动学模型的正确性。最后，基于五次多项式插值算法对机器人开展轨迹规划研究。结果 实验结果显示该机器人的运动轨迹、速度与加速度曲线光滑连续，没有任何断点与突变点。结论 表明该机器人运动平稳，具有良好的运动学性能，从而为后续该机器人的运动控制奠定了良好的基础。     

快递包裹码垛机器人设计与腿部功能仿真

目的设计一种快递包裹码垛机器人,以更好地完成快递包裹的分拣与码垛工作。方法通过Inventor软件建立整机三维模型,运用D-H齐次坐标变换矩阵建立其左前腿运动学方程,基于ADAMS虚拟样机技术对该快递包裹码垛机器人腿部结构进行结构优化,并对该机器人分别实施滚动式水平面行走、吸附式爬壁行走的功能特性进行深入分析。结果得出腿部优化设计变量对转角的敏感度,最终得到最佳腿部结构,大腿关节转角活动范围可达到27.34°,重心高度稳定在340 mm左右,重心稳定。结论仿真结果表明,该快递包裹码垛机器人具有机构设计合理、运动稳定可靠、动作灵敏等特点,为现有快递行业提供了一款节省人力及时间的劳动工具。