软体机器人由软材料加工而成,自身可连续变形,与刚性机器人相比具有更高的柔顺性、安全性和适应性,在人机交互、复杂易碎品抓持和狭小空间作业等方面具有不可比拟的优势。综述软体机器人的发展历程,将软体机器人归为传统绳索驱动/气动肌肉机器人、超弹性材料软体机器人和智能材料软体机器人三大类。从仿生结构和仿生运动、驱动与加工、传感与控...
设计了一种气压驱动多气囊软体机器人,其由上方多个相互连通的气囊和位于下方的双层底座及前、后摩擦片组成。气囊充气膨胀,驱使软体机器人产生弯曲,通过设置不同的前、后摩擦片,利用前后摩擦力大小不同,分析了机器人周期性运动过程。采用Yeoh模型,研究了机器人运动过程中的非线性力学特性,得出软体机器人内部充气压强与前进距离之间的非线性关...
软体机械手（下面简称软体手）是一种由柔性材料制成的新型机械装置。凭借柔性材料天然的柔顺性和适应性,软体机械手具有了高灵活性、复杂环境适应性和安全人机交互性等特点,受到国内外学者和机构的广泛研究,并表现出良好的应用前景。综述了软体机械手的应用领域、驱动方式、材料与制造、建模与控制的相关问题,并梳理了软体机械手研究中依旧存在...
现有机械抓手多为刚性结构,对被抓物品的自适应能力差。为实现柔顺抓取常采用欠驱动的方式,由此带来设计的机械抓手结构复杂、控制难度大的问题,而且通常只能应用于特定的目标对象。设计一种结构与控制简单、自适应能力强的软体抓手。该抓手由三个具有纤维增强结构的软体弯曲驱动器作为爪子协调配合实现抓取任务,气体的可压缩性与软体驱动器的弹...
变胞机构发生构态变换时,不可避免地会造成冲击,严重时将导致系统失稳,因此对变胞机构进行稳定性分析对于变胞机构在实际应用中的推广至关重要。以面向任务可控变胞式码垛机器人机构为研究对象,将最大李雅普诺夫指数作为机构系统动态稳定度的评价指标,在所建立机构系统全构态非线性动态模型的基础上,考虑了机构材料参数、控制参数以及内冲击激励...
脑卒中和其他原因导致下肢运动障碍患者数量增多,科学的康复训练是降低致残率的有效手段,而康复医师严重不足是当前的主要矛盾,改善和提高上述患者的生活质量既是患者的需求,也是亟需解决的社会问题。针对下肢运动障碍患者在不同康复阶段的训练需求,提出一种串并混联结构的下肢康复机器人,该机器人包括两个（UPS-UPU-U）＆RR结构的4DOF机械腿、...
由于除冰机器人工作在覆冰的电力线上,障碍物的识别存在着各类障碍物区分较难,准确率较低等不足。为提高机器人自主识别能力,设计一种自适应阀值的小波变换边缘提取算法来提取出障碍物的图像边缘,并针对电力线障碍物结构特点,在障碍物边缘提取过程中设计一种基于电力线位置约束的有效剔除部分干扰背景的方法;引入小波矩,通过提取边缘图像的小波...
仿生关节是四足仿生机器人实现灵活跳跃、奔跑等高速复杂运动的基本要素。针对现有气动肌腱驱动的仿生关节难以实现设定刚度下的高精度位置控制问题,提出一种基于模糊神经网络补偿控制的拮抗式仿生关节位置/刚度控制新方法。建立关节位置/刚度解算模型,根据关节驱动力矩及设定刚度计算气动肌腱的理论充气压力;建立关节输出刚度计算模型,根据关节...
以3-RPR并联机构为例,研究了动平台动力学参数对并联机构奇异构型运动稳定性影响。采用Lagrange方法,建立该机构显含自身动力学参数的无乘子二次项非耦合质点系动力学解析方程,基于Lyapunov第一近似稳定性理论,将奇异构型运动稳定性问题转化为一阶线性近似系统特征根问题。研究表明：当动平台绝对速度中心落在奇异构型获得的旋转自由度回转中心...
针对目前机载航空电子装备恶劣的振动环境以及对相位噪声全频段降噪的趋势,考虑晶振系统的机电耦合特性对其进行减振降噪机电综合优化设计。从晶振的工作原理出发,提出了一种新的晶振相位噪声振动恶化特征的物理表征方法。在此基础上,构建了以强度和质量等为约束条件、以各个工况下的相位噪声为优化目标的数学模型并求解。仿真计算和试验验证结...
起重性能参数是指导汽车起重机安全作业的关键参数之一,针对汽车起重机多参数约束下寻优的起重性能计算问题,进行了系统性的结构理论综合研究,给出了汽车起重机臂架强度、刚度、整体稳定性、局部稳定性、整车倾翻、伸缩变幅油缸稳定性等计算算法。构建了包括13类评价指标和由臂架、超起、变幅油缸和整车倾翻四个子系统组成的结构性能安全的综合...
提出航空发动机结构静强度设计中的保护准则,通过准则的实施在设计中考虑以零件某种损失较小的模式失效来避免损失更大的破坏,从设计源头提高发动机的安全性和经济性。结合实例对保护准则的必要性进行了讨论,给出保护件、被保护件、保护环节的定义。重点研究防止沿子午面爆裂的保护件及保护环节形式,提出基于最优化设计方法的保护环节设计数...
喷墨打印作为3D打印的一种工艺和方法,具有材料利用率高、加工柔性高、制造周期短等优点。近年来,喷墨打印技术已成为陶瓷构件成形的研究热点之一。要成功地打印陶瓷构件,必须满足一定的条件,比如打印墨水的流变学特性、稳定液滴的形成因素、打印液滴的定位精度、咖啡环的消除与抑制。综述了压电喷墨打印陶瓷构件机理的研究进展,主要包括陶瓷墨...
为研究零件对称结构对装配效率的影响,分析抓取和定向两种零件装配操作过程,逐一考虑零件上的多对称特征并分类为轮廓型对称特征和定向型对称特征。以三种不同装配要求下,六边形棱柱零件可能转动的最大角度为例,在总对称角概念基础上提出零件总修正角概念。结合现有试验数据,在满足＂零件越对称,装配效率越高＂和四个基本条件下,建立多对称特征...
将一种新型的仿甲虫鞘翅轻质结构应用于飞机大开口区的筋板结构设计,根据飞机大开口区对结构静/动态性能和散热性能的要求,分别构造目标函数,并采用拉丁超立方试验设计方法确定样本点数,建立有限元参数化模型进行仿真计算,利用响应面法得到各目标函数的响应面拟合函数,之后设定结构的多功能协同优化目标,并通过线性搜索法进行协同优化设计,优化...
散体颗粒介质兼有固体和液体的形态而又表现出不同于二者的诸多奇异性质,固体颗粒介质成形工艺正是利用这种特性将固体颗粒作为传力介质成功应用于金属板管材成形中并取得良好效果。为了探讨颗粒介质在固体颗粒介质成形工艺中的传压规律,并研究散体颗粒介质在承受压力条件下的传力特性,实现对成形中金属管板材内表面压力分布的准确控制从而有效...
目前风力机翼型都是考虑单点设计攻角而开发出来,以追求局部气动性能的极大值,而忽略了连续设计攻角范围内翼型整体气动性能。结合翼型泛函集成理论及复杂型线表面曲率光滑连续性思想,提出连续攻角情况下风力机翼型廓线设计新方法,以解决翼型优化设计中其气动力难以收敛这一关键问题,并实现翼型整体气动性能的提高。将连续攻角情况下设计出来的W...
为克服传统传动滑动螺旋副摩擦因数大、效率低的缺点,提出一种带衬层螺母的创新方案：螺母以钢为基体,衬层为碳纤维织物增强聚合物自润滑复合材料,兼有高的承载能力和低的摩擦因数。研究自润滑复合材料的配方、制备工艺、减摩机理和摩擦学性能。衬层表面的织构形成微润滑池,固-液协同润滑改善了重载下的润滑效果;衬层采用成形加工并在表面形成润...
通过智能采油系统自主分析与决策获取油田机采过程最佳决策参数,对解决机采系统效率低、能耗大等问题具有重要意义。受机械、地层、人为等不确定因素影响,智能采油系统难以构建生产参数、环境变量与系统性能、设定生产方式之间的机理关系并优化决策。为此,提出基于动态演化建模的偏好多目标优化方法,以实现采油系统的自主决策。利用无迹卡尔曼滤...
模型广泛应用于工程优化领域中。提出一种集成最小化置信下限和信赖域的动态Kriging模型优化策略,以提高全局收敛性和优化效率。在该优化策略中,利用Maximin拉丁超立方体试验设计方法选取初始样本点建立Kriging模型,令置信下限公式中的平衡常数等于已有样本点间的最小距离,并采用遗传算法对置信下限公式进行优化。根据已知信息更新信赖域,在新的...
针对没有专用的磨削加工机床和工艺加工新型的微线段齿轮的情况,利用现有的加工设备和检测设备,结合微线段齿轮的特点,提出一套高质量加工该种新型齿轮的方法。其中导出了微线段齿轮磨削曲面的方程、提出了整套的磨削加工工艺,建立了齿廓误差检测方法。通过加工出实际的微线段齿轮,并对其检测齿廓误差以及与渐开线齿轮的效率和振动频谱分析,证明...
针对自由曲面模具的铣削加工,提出一种综合考虑曲面曲率、刀具前倾角和侧偏角的瞬时铣削力预报方法。基于曲面几何特征,研究了进给方向、行距方向曲率半径对刀具切削角度的影响,以及刀具前倾角和轴向切触角对未变形切屑厚度的影响;基于微分思想,将自由曲面加工中任意刀齿切削周期内的切触区进行离散,结合三维次摆线切削轨迹建立未变形切屑模型,...
检验基于三元切削力机理模型的平底立铣刀尺寸效应,并探索一种简便的切削力系数估算方法。论证了在切削厚度较小时可忽略刀具螺旋角对切削力的影响,据此构建平底立铣刀单个刀齿的三元切削力简化模型。基于该模型,用各齿径向跳动量补偿瞬时切削厚度,用切削试验数据拟合各齿切削力峰值与切削深度及瞬时切削厚度的线性方程式,发现各拟合式的确定系...
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