DIRECT RESONANCE OF TURBULENT BOUNDARY LAVER OVER COMPLIANT WALLS

１．　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｍａｉｎｇｏａｌｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｔｏｌｅａｒｎｍｏｒｅａｂｏｕｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｕｒｂｕｌｅｎｔｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｆｌｏｗｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓａｎｄｉｔｓｅｆｆｅｃｔｓｏｎｃｏｍｐｌｉａｎｔｗａｌｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅａｒｅｃｅｒｔａｉｎｐｒｅｒｅｑｕｉｓｉｔｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｔｏｆｕｒｔｈｅｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｉ．ｅ．ｔｈｅｃｏ…     

How to Control Robots Interacting with Dynamic Environment

The goal of this paper is to shed light on the control problem of constrained robot motion from the aspect of the dynamical nature of the environment with which the robot is in contact. Therefore, the criticism of traditional hybrid control which allows position/force feedback loops to split into independent control with respect to position and force, is not the main point we want to make. Reference to the papers written by the founders of hybrid control and their numerous followers served only to better understand the reason and motivation for suggesting a different approach to control of robots interacting with environment.The paper has a predominantly review character, based on recently published work. It also contains some new, unpublished results in the framework of the unified approach to the position/force control of robots, proposed by the present author and his co-workers. By pointing to the possibility of introducing an environment dynamics in the contact tasks of the machining type, the author emphasizes that the proposed dynamically interactive control can be applied to a completely different class of tasks, in which a contact is made between the system (constructions or structure) and very specific kinds of dynamic environments.     

柔性腕试验台的力觉信号采集与力控制

文章针对柔性腕试验台，根据被测指标及精度要求，采用数字运动控制器、传感器及IPC等硬件设备，利用多媒体定时器和多线程技术，开发了力觉信号采集与力控制等软件模块，实现了对试验台的力／位混合控制，提高了加载过程平稳性。     

Analysis of the Micro-Rotation Compliant Mechanism Based on the Corner-Filleted Flexure Hinges

基于直梁圆角型柔性铰链的小转角柔顺机构

鄢永耀^1,2,刘伟¹ ,颜昌翔¹ ,付锦江^1,2

（1.中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 130033;

2.中国科学院大学,北京 100049）

创新点说明：

1）通过对称变换和坐标平移的方法较为简单方便的推导出了直梁圆角型柔性铰链的柔度公式;

2）设计了一种由8个直梁圆角型柔性铰链组成的适用于某快速微调装置中的小转角柔顺机构

研究目的：

根据研究的直梁圆角型柔性铰链柔度公式及小转角柔顺机构力学特性,对某快速微调机构的旋转部分进行结构设计及优化。

研究方法：

1）对称变换及坐标变换的方法（理论计算）;

2）三维建模和有限元分析;

3）建立优化模型及运用matlab软件的fmincon优化指令。

结果：

1）推导了直梁圆角型柔性铰链的柔度公式;

2）设计了小转角柔顺机构,并推导出了工作力矩/刚度的理论公式;

3）根据某快速微调机构的技术要求,进行了结构设计及优化。

结论：

1）本文通过采用对称变换及坐标变换的方法,相比于传统的微积分直接计算更加简单方便的推导出了倒圆角柔性铰链的柔度公式,经验证,理论推导的结果与有限元结果比较大体一致,误差不超过8%。

2）结合此倒圆角柔性铰链的柔度公式,研究出一种一维旋转机构——小转角柔性机构,并推导出工作力矩/刚度的理论公式,分析了结构参数对工作刚度的影响,通过有限元分析及测试实验验证了柔性机构的力矩理论公式准确可靠。

3）根据某空间项目的技术要求,设计了相应的小转角柔性机构,并通过优化模型对此柔性机构进行了尺寸优化使得其满足约束条件的同时工作力矩尽量小。

关键词：柔性铰链,直梁圆角,柔顺机构,刚度,优化,理论模型

     

柔顺关节并联机器人固有频率分析

为了解含有片簧式柔顺关节的并联机器人振动特性,基于含有片簧式柔顺关节的并联机器人动力学方程,建立了频率方程,并对系统固有频率在机器人运动过程以及工作空间的变化情况进行分析,同时对理论轨迹、软件仿真轨迹与名义轨迹的差值进行幅频特性分析来说明理论计算结果和软件仿真结果的正确性,也相互验证了频率方程和幅频特性分析方法的正确性。     

含有柔顺关节的并联机器人轨迹跟踪实验

使用柔顺关节代替刚性转动副搭建柔顺关节并联机器人实验平台.利用OPTOTRAK测量系统对3-DOF柔顺关节并联机器人动平台轨迹进行测量.实验数据的对比分析表明:柔顺并联机器人运行平稳,由轴向漂移和弹性振动引起的误差均控制在允许范围之内.     

具有单拐点大变形梁的柔顺机构伪刚体模型

为了分析柔顺机构中具有单拐点的大变形梁,基于伪刚体模型原理,提出一种用于模拟具有单拐点大变形梁的柔顺机构4R伪刚体模型.以伪刚体模型拐点位置误差最小为目标函数,运用优化方法得到模型的最优特征半径系数,应用线性回归方法得出模型的刚度系数.数值计算结果说明:提出的模型能够很好地模拟具有单拐点的柔顺杆末端及拐点位置.     

基于拓扑优化的人工晶状体襻柔性机构设计

为了解决目前人工晶状体不能实现大跨度调节问题,根据人体生物眼测量基础数据及调节机制,建立了人工晶状体襻结构生物力学模型.基于结构拓扑优化方法,对人工晶状体襻结构进行了拓扑优化分析,得到布局合理的基本骨架结构.经机构运动学分析,给出了机构目标点位移值的变化规律.采用柔性建模理论方法,考虑材料特性及关节柔性,深入研究了该放大机构的实际运动规律,给出了该柔性机构位移放大的一般规律.经本模型优化后得到柔性机构位移输出值可达输入值的3.34倍,光学部前置位移随之增加,理论上可实现视觉质量的提高.     

三自由度平面全柔顺并联机构运动学分析

针对传统方法求解全柔顺并联机构Jacobian矩阵存在奇异性的缺陷,基于三自由度平面全柔顺并联机构的伪刚体模型,提出一种微位移法来求解机构的Jacobian矩阵。先建立机构的伪刚体模型,并采用传统方法和微位移法得到机构的输入输出Jacobian矩阵;通过HyperMesh软件仿真和实验测试分别得到机构动平台中心点位移的仿真值和实验值。最后,将两种方法得到的理论值分别与仿真值、实验值进行对比。对比结果表明:与传统法相比,微位移法的计算精度较高,误差较小,且验证了Jacobian矩阵的有效性,为全柔顺并联机构的运动特性分析提供了参考。     

Contact Stability Analysis of a One Degree-of-Freedom Robot

The aim of this note is to examine the conditions of stability of a simple robotic task: we consider a one degree-of-freedom (dof) robot that collides with a spring-like environment with stiffness k, the goal being to stabilize the system in contact with the environment. We study conditions on the feedback gains that guarantee quadratic Lyapunov stability of the task with a well-conditioned solution to the Lyapunov equation. It is shown that when the environment's stiffness k grows unbounded, those conditions yield unbounded values of the gains. Motivated by the stability analysis of the impact Poincaré map in the perfectly rigid case ( ), we propose an analysis that is independent of k. It enables us to conclude on global asymptotic convergence of the system's state towards the equilibrium point. This work can also be seen as the study of stability of a contact (force control) phase, taking into account the unilateral feature of the constraint.