仿昆飞行机器人的研究

通过拍翅运动实现飞行和控制的仿昆飞行机器人研究,是机器人领域备受关注的前沿课题。在目前仿昆飞行机器人相关研究基础上,对研究中所面临的空气动力学基础、仿昆翅、动力系统以及通信控制系统等关键技术问题进行了分析。     

PZT在拍翅式仿昆微型飞行机器人动力系统中的应用

分析了PZT驱动和拍翅式仿昆微型飞行机器人翅运动的特点，探讨了PZT在飞行机器人驱动系统中的应用，设计了一种具有两自由度的驱动机构，能够带动翅膀实现复杂的运动形式。     

拍翅式微型飞行器运动学的研究

对于拍翅式微型飞行器,设计了一种能产生大升力的翅拍动形式,分析计算了翅拍动所产生的气动力和气动力矩,导出了拍翅式微型飞行器机体的运动微分方程。利用该运动微分方程,可以对拍翅式微型飞行器的位置和姿态进行控制。     

基于强化学习的机器人手臂仿人运动规划方法

面向入-机器人交互共融环境对机械臂仿人运动规划的重大需求,本文提出了一种基于强化学习的机器人手臂仿人运动规划方法.首先,基于人体手臂的结构特征,设计了体现机械臂运动特性的肩夹角、肘夹角和腕关节运动角,并采用正态性和相关性分析方法,对VICON运动捕捉系统获取的人体手臂运动数据进行分析,以获取人臂运动特性规则.然后,根据...     

用翅变形观点分析昆虫飞行时的运动和力

基于柔性翅的观点,从翅的结构和翅变形的测量着手,着眼于柔性翅与刚性翅分析的不同之处,研究昆虫飞行运动和力分析的一些关键问题.依据柔性翅观点对昆翅运动和力进行的分析,不同于传统的昆翅运动分析和对刚性翅的气动力分析,但又采用等效的方法,利用了目前刚性翅实验研究的成果.     

基于人体动作姿态识别的机器人仿人运动*

以关节式机器人为对象,进行机器人仿人运动研究。从人体动作姿态识别、人-机动作映射、机器人运动控制等方面,详细阐述机器人仿人运动算法。提出人体动作姿态识别方法,利用Kinect传感器捕获人体运作的关节点位置信息,在建立人体基准坐标系的基础上,为了得到描述肩、肘运动的动作信息,计算人体手臂动作的关节角度,实现人体动作姿态的识别。在分析人体肩、肘等关节和机器人机构差异性的基础上,建立人体手臂与四自由度机械手臂的人-机动作映射规则。针对机器人自由度较少,无法完全复现人体运动的情形,分析、比较不同控制策略的优缺点和适用性,寻求适合机器人操作的复现控制策略。关节式机器人接收运动控制指令,执行相应的关节运动,从而实现机器人仿人运动。相关试验验证了人体动作姿态识别和机器人仿人运动控制算法的有效性。研究成果对于提高机器人控制和操作的简单易用性、提高人机交互能力具有借鉴意义,对于扩展机器人应用领域具有实践意义。     

基于空间曲轴的六足昆虫运动研究

观察现实生活中六足昆虫爬行时各足的运动特征,根据该特征设计了一种创新型3段式空间曲轴,依次与前、中、后足相连,并将与各足相连部分设计成不同的空间连杆机构;为保证各足之间爬行时的运动协调性,分析了空间曲轴和与其有连接关系的各足机构运动参数取值问题;依据协调性运动参数对六足昆虫进行结构建模,并对行走协调性进行了Catia运动仿真。最后,制造出实物进行运动测试,验证了空间曲轴传动结构的可行性。     

穿戴式机器人的协调控制方法及其运动辅助机理

为改善穿戴式机器人在运动辅助过程中的人机交互柔顺性,提出了一种以中枢模式发生器(CPG)为核心的协调控制方法,利用CPG自激行为和对外交流的特性获得理想的主/从关节目标轨迹,规避了运动学和动力学逆解算。结合仿真分析和物理实验研究,阐明了所提控制方法及其运动辅助机理、停止再运动等柔性运动产生机理。结果表明,该协调控制方法具有运动辅助效果,CPG自激行为和对外交流的特性可以获得理想的主/从关节目标轨迹,且CPG的衰减停振特性能够方便地生成停止再运动等柔性运动,极大地改善了机器人的人机交互柔顺性。     

昆虫飞行高升力机理的研究

随着仿生扑翼飞行机器人的微型化,当扑翼飞行机器人达到昆虫量级的时候,任何复杂的运动系统都将面临难以实现的问题.本文从研究现有比较成熟的昆虫飞行高升力机制出发,指出了现有"昆虫飞行高升力机理"研究成果中存在的一些问题,用"柔性楔形效应"对昆虫飞行高升力机理进行了合理解释,提出"柔性楔形效应"是昆虫前飞过程中获得很大升力的主要原因.用"柔性楔形效应"解释昆虫飞行高升力机理,翅翼运动的模拟方式有可能只需在自适应变形状态下施以简单的节律运动.该结论将对仿生扑翼飞行机器人的研究产生重要影响.     

基于遗传机理的机构构型设计系统的研究--机构创新设计系统研究之四

将生命科学的遗传机理应用于机构创新设计之中，采用适合描述机构型式的染色体编码方法，用生命进化机制模拟机构的演变，产生符合设计要求的机构型式，并实现了设计过程的自动化。     

基于TRIZ理论的微扑翼飞行器翅翼运动的规划

为了产生使微扑翼飞行器上升的升力,翅翼在下拍时的面积要尽可能大,而上拍时要尽可能小。针对这种物理矛盾,应用TRIZ理论的动态法,提出了近30种翅翼运动规划方案,其中许多是不曾采用过的。为新的翅翼驱动机构的设计提供了一定的基础。     

有限刚体元方法在微扑翼飞行器翅翼动力分析中的应用

仿生微扑翼飞行器的翅翼具有较大的柔性,并有较大的变形。寻求一种翅翼动力分析的方便、有效的方法是翅翼机构设计和分析的关键问题之一。将有限刚体元(Rigid Finite Element)方法应用于翅翼的动力分析,包括一般有限刚体元方法和改进的有限刚体元方法。研究表明,当翅翼的分段数目达到一定数目的时候,有限刚体元方法的计算结果与采用有限元方法的计算结果相差不大,而前者具有简单、方便、省时的优点。     

仿生扑翼飞行机器人柔性翅试验研究及其理论解释

以柔性翅为研究对象，在自行研制的气动力测量试验平台上进行升力试验研究，旨在为柔性翅的理论研究提供依据。试验结果表明，柔性翅能产生较之刚性翅更大的升力，说明柔性翅将更适合仿生飞行。针对翅变形对昆虫飞行高升力有贡献的试验结果，给出了一种基于柔性楔形效应的升力机制的理论解释。     

平面四杆五接头拍扬机构之新构造设计

对平面四杆五接头拍扬机构进行新构造设计研究。依据现有机构,分析归纳其拓朴构造特性,并订定设计需求限制,以颜氏创造性机构设计方法,进行一般化、特殊化、特性编码及具体化,设计出符合设计需求与限制条件的六个平面四杆五接头拍扬机构新构造。     

仿生扑翼机构的运动精度影响因素研究

本文对"Sparrow"MAV(Micro air vehicle)模型进行了分析.该模型的曲柄滑块传动机构,可紧凑地实现转动和移动之间运动形式的转换,因而在扑翼飞行器的应用中占有重要地位.机构各构件的尺寸误差和变形直接影响着扑翼机构的运动精度,进而影响机构的驱动转矩.针对机构中各构件的尺寸误差和变形对运动精度的影响,...     

单曲柄双摇杆无相差扑翼驱动机构的设计与仿真

在具有二级减速齿轮的单曲柄双摇杆机构上,通过加入Watt直线机构,建立三维扑翼飞行器模型,保证了左右拍动完全对称,提高了扑动的紧凑性和稳定性。Adams仿真分析表明左右扑翼角度和角速度完全一致,提高了运动对称性,验证了该优化方法的正确性和可行性。     

一种柔性微型扑翼设计及其气动力特性的试验研究

微型扑翼机以其优良的机动性、低噪音、低成本、执行任务的多功能性以及在现代高科技局部战争中的潜在应用价值而得到各科技先进国家的重视,投入了大量精力开展研究工作。在我国也已经初步开展对微型扑翼机研究。但由于与微型扑翼飞行相关的低雷诺数空气动力学研究还处于萌芽阶段,对微型扑翼的设计研究工作尚无可供指导的成熟理论和借鉴的经验,目前微型扑翼的设计研究基本上是以试验为主。本文参照动物的扑翼飞行实例和固定翼飞行器机翼设计的经验,在对扑翼飞行基本原理分析研究的基础上,设计制作了一种微型扑翼及扑翼的驱动机构,采用直流电动机作为动力,通过调节驱动电压来控制扑动的频率。并对该微型扑翼进行了空气动力特性试验,得到了微型扑翼的空气动力特性,并从中得出了影响扑动升力的一些因素。实验结果表明,具有柔性翼面的扑翼,其产生的升力和推力较高而且比较稳定。     

机器鸟扑翼仿生机构研究

通过对鸟类翅膀的生理结构和运动特征的分析,分别从扑翼鸟的翅膀骨骼机构和飞行中翅膀运动规律两个仿生学角度设计了鸟类翅膀的驱动平面机构。并利用机构设计软件SAM6.0对其进行了运动学的仿真,仿真效果优异,从而为仿生大型鸟类机体设计提供了参考     

仿鸟扑翼的功率消耗研究

为了提高仿鸟扑翼飞机的能量利用率,找到其最佳能量消耗参数,在风洞中对不同来流速度下模型的扭矩与功率消耗两个重要物理量进行了测量,找出功率消耗随风速的变化关系。实验使用了一个曲柄连杆扑翼模型。模型的扑翼采用平面结构布局,并且具有一定柔性。实验分别测试模型在不同风速下扑翼扑动的需用扭矩和功率,结果显示在风速2~16 m/s之间,模型的扑动扭矩和功率随风速的增加都逐渐减小,其中需用扭矩最大减小量约为30%。这一发现可以降低扑翼机对发动机推重比的要求,也可以降低对扑翼材料的力学要求。这在一定程度上解释了鸟类迁徙节能的原因,也对扑翼飞机的发展具有一定促进作用。     

弹性元件参数优化对扑翼机构转速波动影响研究

以特拉华大学机械系统实验室所研制的样机模型进行建模,该模型传动机构采用曲柄摇杆机构.传动机构在运转的过程中,翅翼会在气动力和惯性力作用下产生周期性波动,导致电机转速波动增大,影响机构的平稳运行,产生振动和噪声.在仿真试验中引入弹簧元件,可有效降低电机转速波动,利用正交试验设计方法对影响电机转速波动的影响因素进行极差分析,得出弹簧的连接点位置是主要因素,弹簧的刚度系数是次要因素,弹簧原长影响最小.搭建了物理实验平台,验证了仿真结果和正交试验设计方法的正确性.