仿生跳跃机器人气动串联弹性关节的位置/刚度控制

设计了一种气动人工肌肉驱动的串联弹性关节,基于气动人工肌肉Chou模型,建立了串联弹性关节的动力学模型,推导出关节刚度,获得了关节刚度与肌肉内部气压、弹性体刚度的关系。设计反向传播（back propagation,BP）神经网络整定PID参数的BP-PID控制算法,开展了气动串联弹性关节的位置与刚度控制研究。仿真结果表明BP-PID控制优于PID控制,关节位置跟踪精度由0.58°变为0.10°,关节刚度跟踪精度从0.026 N·m/rad变为0.005 N·m/rad。实验结果表明关节位置跟踪平均误差由0.347°减小到0.117°,关节刚度跟踪平均误差从0.024 N·m/rad减小到0.019 N·m/rad。     

人前庭系统膜迷路生物力学模型研究

为了验证机械压痕激励取代旋转激励使前庭系统膜迷路产生相同的生物响应的可行性,运用拉格朗日法数值模拟了两种激励实验前庭系统膜迷路液固耦合相互作用.结果表明当旋转轴通过感觉上皮细胞时,机械压痕激励可以取代旋转激励获得所刺激半规管相同的生物力学响应,但是其余半规管生物力学响应相差较大.研究证明拉格朗日法分析内淋巴液-平衡感受器体系是可靠的,为深入研究前庭力学及其与平衡机理的关系奠定基础.     

数值模拟人内耳半规管膜迷路的机械压痕实验

该实验数值模拟机械压痕实验,研究机械压痕激励下人半规管膜迷路壶腹嵴顶的位移响应,探求半规管结构和平衡机理的关系。基于文献实验结果数据,建立人半规管膜迷路的三维弹性流体动力学模型,采用液固耦合方法数值模拟机械压痕实验过程。研究结果表明:低频正弦压痕载荷时(<10/Hz),半规管整合激励产生的嵴顶位移响应与压痕峰值线性相关,相位相同。低频范围内的正弦压痕载荷,频率越低,水平半规管嵴顶位移峰值衰减速度越快,衰减比例大,趋于稳定时间越长。该实验建立了有效的半规管膜迷路液固耦合模型,描述了机械压痕激励与旋转激励的定量关系,为深入研究前庭力学及理解平衡机理奠定一定的基础。