人机交互遥操作机器人软体手位置跟踪设计与实现

针对遥操作机器人在深海等未知环境中抓取软体物体或易碎物体的工作需求,提出了一种人机交互遥操作机器人的主从软体手位置跟踪方法。首先,介绍了主从软体手控制系统的构成与工作原理,该系统主要包括主端控制回路、通信链路和从端控制回路,用于控制软体手的抓取动作。然后,阐述了软体手指的建模过程与控制器设计,采用假设模态法进行建模,并在软体手指的位置跟踪控制中引入模型预测控制算法,以解决软体从手跟踪软体主手性能差的问题。最后,设计并研制了软体主手、软体从手及其控制系统,其中软体从手以硅胶为原料并嵌入固体材料来增大刚度,同时开展了软体从手跟踪软体主手抓握目标物体的实验。仿真结果表明,所设计的模型预测控制器能有效解决软体手指因模型失配而引起的控制精度下降问题;实验结果表明,所研制的软体从手能有效跟踪软体主手并实现目标物体的抓握,整个控制系统运行良好。研究结果为人机交互遥操作机器人软体手的跟踪控制应用提供了参考。     

双重驱动机器人柔性手臂的研究

本文研究了机器人柔性手臂的实验系统,针对柔性臂的振动问题和定位精度问题,提出了在单个关节柔性臂上实现宏／微结合双重驱动的基本思想。用伺服电机实现柔性臂的宏动,用压电陶瓷驱动器实现柔性臂的微动,通过有效地控制伺服电机和压电陶瓷驱动器抑制柔性臂的振动,并完成柔性臂的精密定位。     

用于并行结构机器人关节的开发方法

 与目前几乎仅绝对使用的串行结构相比，并行运动结构的机器人在各个领域的应用具有广阔前景。并行结构机器人的主要优点是有较高的结构刚度并可以实现较大的加速度。在并行结构机器人中，除了主动的关节(即驱动装置)之外，还需要被动的关节。这些被动的关节在大多数情况下都具有更多滑移自由度和转动自由度。对这些关节的要求主要是：移动性大、刚度高、质量轻以及结构空间紧凑。市场上现有的关节大都不能很好地满足这些要求。     

MR—2型微机器人的研究

提出一种新型三自由度微机器人的机械结构及其控制系统。微机器人的机构具有三轴一体、体积小和内藏传感器等特点。计算机仿真和实验结果表明，该微机器人的动态性能好，重复精度高，既可以单独使用，也可安装在一般工业机器人的终端执行器上，从而构成高精度装配机器人和能进行各种微操作的高精度机器人。     

膝关节外骨骼机器人自适应变刚度承载优化研究

针对人体膝关节转动瞬心的运动规律,以及下肢在支撑相运动过程中需要外骨骼提供较高的辅助承重刚度、摆动相中外骨骼与膝关节运动空间相匹配兼容等特点,提出一种新型自适应变刚度膝关节外骨骼机器人.以此为研究原型,采用拉格朗日法构建了膝关节外骨骼转动部分系统动力学模型,并以此为基础在Matlab平台上开展了其负载优化仿真研究,最终...     

软体材料在γ射线条件下的屏蔽性能分析

硅酸凝胶软体材料以其独特的仿生性在核工业机器人领域具有极大的应用前景,而铅（Pb）则对γ射线具有极好的屏蔽效果。因此,该文基于蒙特卡洛方法,采用MCNP软件,模拟计算了硅酸凝胶/铅复合软体材料在4种常见γ射线源下的屏蔽效果。计算结果表明,该材料对0.4 MeV以下的γ射线屏蔽效率高达98%,可达到保证人体安全的辐射防护水平。试验结果验证了模拟计算射线屏蔽效率的准确性,并较好地保持了硅酸凝胶材料的基础特性。研究结果表明,硅酸凝胶/铅复合软体材料在核与辐射安全领域具有良好的应用前景。     

受限柔性机器人的模型降阶及变结构力／位置控制

研究了具有柔性前臂的两连杆柔性机器人的混合力／位置控制问题。首先，利用奇异值分解法对所给出的受限柔性机器人模型进行分解，再利用伪逆的概念引入一个新的降阶坐标使各子系统降价，并分别对各子系统进行力控制器和位置控制器的设计。为了获得对拟静态假设的鲁棒补偿，对位置控制器采用变结构控制并进行了理论论明。最后，通过仿真进一步验证了本方案高精度性和强鲁棒性。     

机器人刚度控制及实验研究

采用腕力传感构成力反馈和刚度控制策略。在五自由度机械手Ｍｏｖｅｍａｓｔｅｒ－ＥＸ上实现了垂直方向，水平方向和任意斜方的扦轴入孔装配作用。     

三关节式软体驱动器的设计及其弯曲性能分析

针对传统的刚性机器人在辅助人体康复训练时存在康复效率低、易造成人体二次损伤等问题,依据人体手指结构及其关节的运动范围,提出了一种由硅胶材料制成的三关节式软体驱动器。首先,根据 Yeoh 超弹性材料本构模型和虚功原理,在理想条件下建立了软体驱动器气囊的弯曲角度与输入气压之间的非线性数学关系,进而研究在一定气压下驱动器不同结构参数对其弯曲性能的影响;接着,通过有限元模型仿真得出了驱动器壁厚、底层厚度和腔室外直径对驱动器弯曲性能影响的显著性排序;最后,通过 3D 打印及模塑成型工艺,制作了三关节式软体驱动器,搭建了软体驱动器弯曲性能测试平台以测试其弯曲性能。结果表明：随着输入气压的增大,软体驱动器弯曲角度的理论计算结果与实验结果的相对误差逐渐减小,当气压高于20 kPa时,其最小相对误差为1.48%;当腔室内部气压为50 kPa时,软体驱动器输出力为0.45 N。可将软体驱动器应用于人机交互的辅助康复领域,后期有望应用于农业和生物医学领域。     

一类多自由度欠驱动手臂机器人的控制策略

针对多自由度欠驱动手臂机器人提出一种模糊逻辑控制、模糊变结构控制和线性二次调节控制相结合的控制策略。首先用模糊逻辑控制实现快速平滑地摇起,然后用模糊变结构控制确保从摇起区进入平衡区,最后用线性二次调节方法平衡它。     

大行程超精密二自由度机器人末端操作器及驱动器的研究

介绍了大行程超精密二自由度机器人末端操作器及其驱动器。用研制的该二自由度机器人末端操作器与通用工业机器人ＰＵＭＡ５６２配合完成了精密装配作业，成功地提高了ＰＵＭＡ５６２的响应和定位精度。最后介绍了该操作器的应用前景。     

MR－2型微机器人的研究

提出一种新型三自由度微机器人的机械结构及其控制系统。微机器人的机构具有三轴一体、体积小和内藏传感器等特点。计算机仿真和实验结果表明，该微机器人的动态性能好，重复精度高，既可以单独使用，也可安装在一般工业机器人的终端执行器上，从而构成高精度装配机器人和能进行各种檄操作的高精度机器人。     

尾鳍驱动型水下机器人发展综述

目的 为提高尾鳍驱动型水下机器人的工作效率,优化尾鳍驱动装置的硬件和软件提供理论支撑。方法 将中国知网数据库与Web of Science数据库作为研究数据来源,对相关文献进行系统梳理,使用Citespace和VOSviewer软件对文献作者、所属机构、     

结构被动变刚度控制系统

本文提出一种新的结构被动控制系统棗被动变刚度控制系统,介绍了该系统的构造及其控制原理,建立了用于结构分析的控制系统计算模型,通过对单自由度结构控制效果的数值模拟分析,显示了该控制系统良好的减振效果。     

主动变刚度／阻尼系统的变结构控制

本文提出了主动变刚度／阻尼（ＡＶＳＤ）控制系统的理论模型，分析这一半主动控制系统的工作原理，基于变结构控制理论（ＶＳＣ）推导了ＡＶＳＤ控制系统全状态输出反馈控制律，还从实际工作应用出发，提出了一种只需观测系统部分状态的直接输出反馈的开关控制律。     

轮式机器人结构与控制设计

采用了“DSP＋ARM”的双核控制方式。DSP主要负责知觉处理,ARM主要负责控制执行器。通过ARM控制驱动器,从而带动步进电动机。通过控制电机的转速和方式,达到不同的运动效果。     

新型机器人驱动内窥镜系统的研究

基于仿生学原理和电磁转换,研制成适于人体肠道环境下驱动的多节、多自由度、电磁型微小蠕动驱动机器人,配套驱动源、配套驱动源、照明系统、成像传像装置及相应接日和控制件,并进行了一系列模拟试验。试验结果表明,微小型机器人驱动内窥镜系统不仅能在模拟人体肠道道环境下完成设备操作,而且能深入其内实现物像的传送和显示。     

复合摩擦消能减震结构分析

本文给出了复合摩擦消能减震装置的主要工作模式，恢复力模型以及减震结构体系在地震作用下的时程分析方法，并结合一个１０层钢筋混凝土框架算例，比较了单一摩擦和复合摩擦两种消能模式的减震效果，讨论了设计应用及需要进一步研究的问题。