具有较大折展比的仿生可展机构的折叠特性分析

甲虫飞行的运动学特性不仅可以指导扑翼微型飞行器的设计,其后翅柔顺的折叠机理有利于设计大折展比的仿生可展刚性折展机构。文中基于甲虫后翅的折痕图案和折叠线的分布特性构造仿生等效折纸模型,分析了其刚性和可折叠性。设计了由四边形板和铰链构成并具有单自由度的可折叠太阳能板。然后使用ADAMS软件数值模拟可展机构的运动特性,确定了所设计模型的可展能力。所提出的仿生可展机构具有广泛的通用性,可以应用于可变翼机器人的翅翼优化设计。

基于鸟类低频飞行原理的仿生海上极限运动载具设计

为了将鸟类飞行过程中的非定常空气动力学运用到海上载具,结合广汽研究院超级玩伴主题要求,对基于鸟类中低频飞行行为的仿生海上极限运动载具的综合设计。运用低频飞行生物运动过程中产生的攻角及变载量,获得比传统海上载具更高的动能效率,克服当前海上载具机动性低的缺陷;运用运动想象原理将人类的运动意向与鸟类的行为逻辑进行匹配,能够省去复杂的操作流程,进一步优化驾驶体验。得到三维装配模型。利用鸟类低频飞行原理,制作1:6尺寸模型进行结构可实现性分析,将鸟类身体构造、羽毛结构、运动方式、能耗利用等方面与船体结构与造型做出结合,提出一种仿鸟船体的运动结构。

基于凸轮传动的仿生水母机器人设计

在目前已有的仿生水母机器人研究中,针对机器人在体积、应急能力、运动性能等方面的研究相对较少。为对上述方面展开进一步研究,设计一种仿生水母机器人。该仿生水母机器人使用凸轮作为动力传输的主要零件,依靠仿生触手挤压水流产生推力,提高了仿生水母机器人的运动性能。同时内部传动结构依靠单一凸轮进行传动,减小了仿生水母机器人的体积,使得机器人具备更多空间搭载附加单元。附加单元包括分离脱落结构与气囊等,可增强机器人面对复杂水下情况的应急能力。建立仿生水母机器人舒张与收缩的时间函数,输入相应设计参数后得到时间的理论计算值。最后制作仿生水母机器人样机测量其体积的大小,进行空载实验及水下实验,以验证所设计的仿生水母机器人体积更小且具备应急能力和更好的运动性能。

基于Arduino的森林防火六足机器人设计

长期以来,崎岖的森林地貌和大面积的人工余火勘探,很不利于对森林火灾的防范。针对森林消防以Arduino和ARM Cortex-M3内核的高性能STM32控制器,利用LFD-01舵机作为动作驱动构建出一款适用于多个地形地貌的六足机器人。以OV7670为图传模块,火焰传感器、温湿度传感器为检测模块,用来实时检测环境的变化和参数。该机器人按照三角步态的行进方式稳定行走,可高效地完成各种地质的勘探工作。

仿生机器鱼自主游动中的流体结构耦合新方法

从揭示鱼类外形仿生和运动仿生中蕴含的仿生机理出发,提出一种机器鱼自主游动中的流体结构耦合新方法,该方法将流体变量和结构变量同步进行推进,并在每个迭代步内进行子迭代,因而提高了算法的稳定性。将鱼体游动介质分为流体介质、结构介质和相互作用的交界面介质,分别建立三种介质的动力学方程。采用隐式耦合方法,给定鱼体变形为输入,将鱼体运动转移到流体单元上,形成对周围流体的激励,通过求解流体动力学方程得到流体作用力,并将该作用力传递于鱼体,作为外力来驱动鱼体自主游动,从而实现流体和结构的交互过程,最后通过机器鱼的自主游动算例验证了方法的有效性。该方法可以评价不同外形和不同运动规律的机器鱼自主游动性能的优劣,进而为揭示仿生游动机理提供科学依据。

新型仿生膝关节的机构设计与仿真研究

通过对假肢膝关节系统的功能原理分析,提出了多种新型假肢膝关节结构方案,拟定了结构方案比较与选择的基本要求与准则,完成了结构设计与技术设计;结合运动仿真分析,确定了膝关节在主动屈曲时回转摆动缸的摆动范围,分析了下蹲过程中的机构力矩变化规律。设计与仿真的结果对于连骨式假肢膝关节设计、双足步行机器人开发有参考价值。

仿生学的现状和未来

文章以机器人技术的发展、“荷叶效应”与“非光滑表面理论”的发现为例,介绍了仿生学在当前的蓬勃发展;以诱导动物运动的研究、神经工程学的建立和隐形技术的发展等,介绍了仿生学对生物学科与工程技术发展的促进;论述了仿生学对未来经济发展的重要性。

搜救机器人运动机理分析与仿真研究

为了开发一种能够在废墟狭窄空间中运动的搜救机器人,模仿尺蠖结构和运动特征,提出了具有多自由度易变形的仿生尺蠖移动机器人。搜救机器人在灾难现场运动时环境复杂、障碍物多,针对机器人在瓦砾狭小的空间移动运动策略较难确定的问题,提出了一种通过分析仿生生物肌肉组织的机械性能获得运动策略的方法。数值仿真结果表明尺蠖生物运动能够满足机器人多自由度的变形运动,解决了运动策略问题,为仿生尺蠖移动机器人实现移动搜救功能提供运动控制理论基础。

基于眼动实验的学龄前儿童机器人设计

目的探索学龄前儿童对产品的感性需求,帮助设计师准确了解用户隐性意图,提高产品与用户的情感匹配度。方法首先,运用眼动实验获取目标用户观看样本时的眼动数据,用BeGaze3.6软件对数据进行客观分析,将目标用户感性需求可视化,确定符合被试者意象认知的样本;其次,以认知心理学和仿生学为基础提取样本的感性意象特征和造型关键要素,构建意象认知样本与设计要素之间的映射模型,将结果运用于学龄前儿童机器人的设计实践;最后,以该实验方案及其他同类产品为样本,采集被试者观察样本时的眼动数据作为感性评价指标。结论学龄前儿童对外形可爱、具有普遍印象的动物形象认知度最高,感性评价实验数据也显示基于该实验样本的设计方案与被试者的情感匹配度最高,为设计师从事学龄前儿童产品设计提供参考。

反序运动与仿生运动的结合体:现代“五兽行”运动研究

在对反序运动、仿生运动和"五兽行"运动进行概述的基础上,对现代"五兽行"运动的练习方法、注意事项、价值及推广对策进行了较全面的分析。研究认为,"五兽行"运动是反序运动与仿生运动的结合体,是我国古老的五禽戏运动的现代创新。同时有针对性的提出了推广"五兽行"运动的对策。

基于UG的灭茬刀辊参数化设计方法

为提高灭茬刀辊设计的可靠性和效率,基于UG-NX3软件,根据运动方程绘制刀刃运动轨迹,形象直观地获取动态隙角。如果改变灭茬机组运动性能参数,可立刻得到新的动态隙角。将灭茬刀及刀盘建立三维模型,建立相关尺寸的动态关联关系,得到三维模型并进行装配及干涉检查。进行了运动仿真分析,结果表明,符合设计要求,为仿生灭茬刀辊提供了新的设计方法及分析方法。

一种仿生机器鱼尾鳍推进机构的设计

通过对曲柄摇块机构的改进,设计了一种新型的仿生机器鱼尾鳍推进机构。利用Pro/E运动学仿真模块及ANSYS软件,给出了该机构实现直线游动的条件,以及实现转弯运动的3种不同方式及其适用场合。在此基础上,指出了仿生机构实现多种模态的直线游动和转弯动作的控制策略。仿真结果表明:运动过程中机构质心变化范围很小,同时惯性力对动态平衡影响也很小,从而验证了所设计结构的合理性。

基于探索者平台的多足仿生机器人实验研究

随着仿生机器人技术的不断进步,其应用领域越来越多。以"探索者"模块化机器人平台为基础,探索多足仿生机器人的运动控制规律,首先,对探索者机器人实验平台的组成进行了介绍;其次,根据仿生机器人的行走原理来构建仿生四足机器人3D模型,并进行实物搭建;最后,通过对蜥蜴的肢体运动规律进行研究,利用编程实现机器人对蜥蜴步态的模拟。

曲线轮廓机器人及其结构设计

曲线轮廓三杆机器人是一种形状独特、概念新颖的仿生机器人 .利用激振及杆与杆、杆与地面之间的作用力 ,它将常规机器人机构视为阻力的重力转化为驱动力 ,并可模仿动物进行不受冲击的转倒、起立以及蠕动、爬台阶等多项运动 ,具有积极的意义 .本文对它的结构。

仿松针黄铜锥体表面自驱定向雾收集性能

从自然界获取灵感,模仿生物体表结构制备人工集水装置对缓解水资源短缺具有重要意义,具有广阔的应用前景。松针表面上具有自主从雾中收集液滴的特性,受此启发通过模仿松针表面的微/纳米结构,制备一种可以实现雾气定向收集且制备方法简单的功能表面。在经过微精细加工的黄铜锥体的表面上,利用纳秒激光器加工出放射状微米级沟槽和纳米级熔融结构,在锥体表面上实现微-纳米结构的复合。通过改变激光加工的功率,实现对雾气捕获效率的调控。结果表明,加工出的仿松针黄铜锥体表面上拉普拉斯压力呈主导作用,使得在圆锥尖端的液滴可以发生定向迁移。这种仿松针黄铜锥体结构可以在不使用任何表面化学修饰情况下,实现简易制备、无须借助外力的液滴定向收集,在雾水收集等方向具有良好的应用前景。

新型微型六足机器人的运动原理及控制程序

介绍了一种微型六足机器人的新结构,该结构将直线行进运动与转向运动合理地结合了起来,论述了这种新型结构的运动结合原理以及基于IO板的机器人控制系统VB软件编程,分析了机器人的运动稳定性和灵活性,给出了实验结果和分析。成功制作了机器人样机——“银甲虫1号”,其大小为:半径3cm,高4.2cm,重49g。实验证明“银甲虫1号”运动灵活可靠,有很好的机动性。

微型仿生六足机器人的运动控制的软件设计

介绍了一种微型六足机器人的新结构,该设计将直线行进运动与转向运动合理地结合了起来；着重介绍了基于IO板的机器人控制系统VB软件设计,并分析了机器人的运动稳定性和灵活性；最后是实验结果和分析；按照文章叙述成功制作了机器人样机——“银甲虫1号”,其大小为：半径3cm,高4．2cm,重49g；实验证明“银甲虫1号”运动灵活可靠,有很好的机动性。

仿青蛙跳跃机器人运动学研究

提出了仿青蛙跳跃机器人机构模型及运动学研究的方法。基于对青蛙运动的研究,提出了仿青蛙机器人单侧跳跃机构的分析模型,采用D-H法,建立了机器人起跳与腾空两个阶段,其前肢和后肢的运动学方程,进行了正、逆运动学研究。分析机器人四肢的运动空间,并通过实例计算,验证了研究结果和生物学实测结果相一致,从而证明了这一仿生跳跃机构模型的可行性和仿生机构运动研究方法的有效性。得出的结论将为仿青蛙跳跃机器人的设计及控制提供理论基础。

轮式机器人鲁棒仿生自主学习算法的研究

针对本质不稳定的轮式机器人运动平衡问题,基于操作条件反射原理,结合鲁棒控制,提出了一种鲁棒仿生自主学习算法作为轮式机器人的学习机制;该算法利用鲁棒控制可以提高系统抑制干扰的能力,产生最优控制行为的特点,将其与操作条件反射原理相结合,使机器人通过与未知环境的交互、学习和训练,模拟生物操作条件反射机制以及自学习和自适应技能,实现对轮式机器人的运动平衡控制,并从理论上证明了算法的稳定性;最后,分别用该算法在无干扰和有干扰的两种情况下对机器人做了仿真实验并进行了比较,结果表明,鲁棒仿生自主学习算法能够使机器人获得自主学习和平衡控制的技能,并体现出了较好的学习性能抗干扰能力。

多媒体动画中弹簧的装配定位与运动控制

在六足仿生机械昆虫装配动画制作过程中 ,通过综合运用AutoCAD软件和 3DSMAX软件的相关功能 ,实现对六足仿生机械昆虫弹簧类零件的精确定位和运动控制 ,提升了多媒体动画的制作水平 ,也促进了仿生机械的发展。