基于形状记忆合金弹簧阵列的人工肌肉设计与研究

针对形状记忆合金（SMA）丝、SMA弹簧驱动力和输出位移小的缺陷,提出了基于SMA弹簧阵列的人工肌肉设计方法。利用仿生学原理,设计了SMA弹簧阵列的空间串并联结构,推导了人工肌肉驱动力计算公式,对其输出模拟量用组合学方法进行了分析。利用UG和ADAMS建立了人工肌肉的多体动力学模型,同时,在Simulink上建立了人工肌肉的激活控制模型,在这些基础上,模拟仿生手臂弯曲伸展运动的工作过程,分析该人工肌肉的驱动和控制特性。仿真结果表明,SMA弹簧阵列结构能显著增大SMA驱动器输出位移和驱动力,并简化模拟量输出的控制。     

机械电子工程专业"研学"一体式实验教学改革

本文分析了实验教学改革对机械电子工程专业应用型和创新型人才培养的重要性,针对目前机械电子工程专业实验课程的缺陷,探讨了机械电子工程专业的"研学"一体式实验平台架构,提出了实验课程的建设模式,以提高机械电子工程专业学生的实践能力和创新能力.     

压电智能结构冲击荷载有限元逆向求解方法

基于压电智能结构有限元动力方程,提出冲击荷载的逆向求解方法：采用最小二乘优化算法,通过后向迭代逆运算及前向迭代运算,使目标值与实测值最小方差不断收敛,完成对未知冲击荷载大小与作用位置识别。建立简支压电智能薄板有限元数值模型,算例结果表明该方法精度可满足工程计算要求,适用于形状、边界条件较复杂的智能结构冲击荷载识别。     

仿生关节驱动器动力学分析

传统的"电机+转换机构"及改良电机的关节运动实现方式,难以满足现代关节应用工程对关节运动越来越高的性能要求。本文模拟生物关节简洁紧凑的结构和肌肉纤维收缩联合式驱动机理,建立一个仿生关节驱动器;重点解决仿生关节驱动器的结构优化仿生设计和动力学仿真,分析仿生关节驱动器在空载情况下的运动形式、动力学性能和接触力。仿真结果表明:仿生关节驱动器具有优秀的运动和驱动性能,可望解决未来机器人、主动假肢、仿生机器、探测操纵装备等高新应用工程对高性能关节驱动器的需求。     

机械电子工程研学一体式实验教学改革

本文分析了实验教学改革对机械电子工程专业应用型和创新型人才培养的重要性,针对目前机械电子工程专业实验课程的缺陷,探讨了机械电子工程专业的研学一体式实验平台架构,提出了实验课程的建设模式,以提高机械电子工程专业学生的实践能力和创新能力.     

基于粒子群算法的仿肌肉驱动装置控制研究

针对由多个驱动器构成的用于模拟人类肌肉的仿肌肉驱动装置,将其视为生物种群,引入粒子群算法对其进行控制.首先,分析人类神经系统对肌肉控制;其次,对粒子群算法进行介绍,并采用粒子群算法对仿肌肉驱动装置输出力进行控制,取得较好效果.     

直线电磁驱动串并联阵列人工肌肉设计研究

在分析动物骨骼肌的结构和运动形式的基础上,设计了基于电磁力的类肌肉肌纤维多肌小节串并联构成的阵列式人工肌肉。首先对构成人工肌肉的驱动器进行了性能对比,而后对类肌小节驱动器电磁场进行了有限元仿真分析,并完成了样机制作、不同负载及不同控制策略的多组开闭环实验测试。通过分析样机实验数据可知,该方案具有响应速度高、体积小、质量小、加速度高等特点。     

基于遗传算法的仿生肌肉多目标优化控制研究

以动物肌肉结构和工作特性为模拟对象的仿生肌肉,其控制对象数量多,控制较为复杂.首先将仿生肌肉控制转化为多目标优化控制问题,将多目标函数合成为单一目标函数,以对该多目标优化问题进行求解;其次就遗传算法在该多目标优化求解问题中的应用进行了讨论;最后对由形状记忆合金构成的仿生肌肉进行仿真实验,结果表明仿生肌肉的多目标优化控制方法是一种有效的优化控制方法.     

基于遗传算法的仿生肌肉多目标优化控制研究

以动物肌肉结构和工作特性为模拟对象的仿生肌肉,其控制对象数量多,控制较为复杂。首先将仿生肌肉控制转化为多目标优化控制问题,将多目标函数合成为单一目标函数,以对该多目标优化问题进行求解;其次就遗传算法在该多目标优化求解问题中的应用进行了讨论;最后对由形状记忆合金构成的仿生肌肉进行仿真实验,结果表明仿生肌肉的多目标优化控制方法是一种有效的优化控制方法。     

基于人工肌肉的机器人驱动关节设计与研究

提出一种基于人工肌肉的新型驱动关节设计方法, 用于提高机器人的驱动性能.通过定义关节结构的笛卡儿坐标系统,建立了反映关节结构参 数与工作空间、结构强度、动力学特性之间关系的数学模型.在上述分析的基础上,采用多 目标规划算法对驱动关节进行优化设计,并给出相应的设计变量、目标函数、约束条件和求 解方法.最后,将该方法应用于某四足机器人髋关节的设计过程.仿真结果表明,基于人工 肌肉的新型驱动关节具有良好的强度、灵巧度和承载能力.