单电机线驱动多指柔性外骨骼机械手设计

为使外骨骼机械手的作用更加柔顺、灵活、轻量和低成本,设计了一款基于柔索传递驱动的外骨骼手,整手有10条驱动线,只采用了1台伺服电机做动力源(单驱),通过传动结构和电磁线圈的通断产生的止停作用,使单一动力源的运动输出能合理分配给5根手指的驱动线,并实时控制每根手指上的两条驱动线,生成符合要求的行程运动,缩减了外骨骼手动力装置的体积和重量,降低了生产成本。

线驱动自主巡游机器人设计及试验研究

设计了一种拉线机构驱动的仿鱼型自主巡游机器人,阐述了其机械结构、电路系统及控制算法的设计方案,同时开展开敞水域试验对其游动性能进行研究。研究表明,在直行及转弯试验中,当摆尾频率相同时,随着尾鳍摆动幅度的增加,机器鱼的游动速度上升;当尾鳍摆动幅度相同时,随着摆尾频率的增加,机器鱼游动速度先升后降,且在0.60 Hz附近时达到峰值;在目标角度转向试验中,当摆尾频率及目标角度相同时,随着尾鳍摆动幅度的增加,机器鱼的角度响应时间逐渐减小;当尾鳍摆动幅度及目标角度相同时,随着摆尾频率的增加,角度响应时间先降后升;当摆尾频率及摆动幅度相同时,目标角度的增加会使得角度响应时间呈上升趋势。研究成果验证了该机器鱼平台的可靠性,为将来进一步理论研究及实际应用提供了一定的参考。

新型线驱动式微创手术器械结构设计与运动学分析

在微创手术机器人系统中,传统线驱动式手术器械的偏摆关节与夹持器的转动关节之间存在运动耦合,这会对手术器械的运动精度产生不良影响。为此,提出了一种新型的四自由度线驱动式手术器械,其偏摆关节采用行星齿轮式结构,以实现偏摆关节与夹持器之间的运动解耦。首先,对传统线驱动式手术器械的关节运动耦合问题进行了分析。然后,设计了行星齿轮式转动的偏摆关节,并通过几何理论分析证明了其具有极低的关节耦合性,且钢丝绳在运动过程中的受迫形变量极小;同时,通过标准D-H参数法建立了新型手术器械的正运动学模型,并利用解析法求得了其逆运动学的封闭解。最后,分别使用MATLAB软件的Robotics Toolbox和Simulink环境中搭建的仿真模型对手术器械的正、逆运动学模型的准确性进行了验证,并采用蒙特卡罗法分析了其工作空间。仿真结果表明,所提出的手术器械的结构设计可靠,关节之间的运动耦合性较低,其工作空间能够满足微创外科手术的要求。研究结果可为柔性线驱动式手术器械的结构设计与运动学分析提供参考。

压电纳米线驱动无线微电子电源设计

在可变和不可控的环境中,从不规则 / 随机的机械动作中获取能量是为无线移动电子设备供电的有效方法,以满足我们日常生活中的广泛应用。压电纳米线是坚固的,可以在一定频率范围内受到微小的物理运动 / 扰动的刺激。在这里,我们展示了 PbZrxTi1-xO3(PZT)纳米线阵列在 230℃下的首次化学外延生长℃及其作为高输出能量转换器的应用。使用 PZT 纳米线的单个阵列制造的纳米发生器产生约 0.7 的峰值输出电压?五、?电流密度为 4?μA?cm-2,平均功率密度为 2.8?毫瓦?cm-3。纳米发电机的交流输出被整流,收集的能量被存储起来,然后用于点亮商业激光二极管。这项工作证明了使用纳米发电机为移动甚至个人微电子供电的可行性。

线驱动连续型机器人的运动学分析与仿真

连续型机器人是一种柔顺、灵活性高的新型仿生机器人。与串并联机器人等传统的离散型机器人由离散的关节和连杆组成的结构不同,这种柔性的'无脊椎'机器人由柔性支柱构成,而没有任何刚性关节和连杆,因此无法利用传统的D-H方法对其进行运动学分析。在分析连续型机器人不同于传统离散型机器人的基础上,利用几何分析的方法提出一种简练、直观的线驱动连续型机器人运动学算法,对其单关节驱动空间、关节空间以及操作空间的映射关系进行分析,并描述其三维工作空间。针对线驱动机器人多关节之间存在耦合影响的问题,推导线驱动连续型机器人的两关节解耦运动学。同时在Matlab下对机器人末端位置和驱动线长度变化曲线进行仿真研究,并进行原理样机试验,验证了运动学算法的正确性并展示了其运动能力。

线驱动拟人臂机器人逆向运动学分析

基于最新人臂仿生理论和并联机器人研究的成果,提出一种线驱动7-DOF冗余手臂的设计方案。线驱动机构具有高刚度、高精度、高负载能力的优点,可以克服常规串联机构的缺点。介绍这种新型线驱动拟人臂机器人具体的结构,利用旋量理论描述机器人运动,在绳索张力条件的约束下,分析肩关节的工作空间。针对7-DOF机器人的逆运动学求解问题,先采用关节速度再分配法求关节速度逆解;然后与Paden-Kahan子问题法相结合,取得具有冗余控制的位置逆解,求出在给定位姿时各关节角的角度;再由关节角与绳长的关系解出各关节处驱动绳索的长度,并分析肩关节运动对腕、肘关节的耦合影响。最后在ADAMS下进行仿真,采用直线插补算法,动画图形实时显示机器人的运动情况,证明逆向运动学算法的正确性。

核线驱动与自适应窗口相结合的建筑物角点稳健匹配算法

针对景深突变、区域遮挡等因素导致的倾斜立体影像中同名建筑物角点难以准确匹配的难题,提出一种基于核线驱动和自适应窗口的鲁棒匹配算法。算法分3个阶段:1提取重复度较高、分布均匀的角点特征,并对立体像对进行多类型互补仿射不变特征匹配,以用于后续的几何关系估计;2利用随机采样一致性(random resample consensus,RANSAC)算法来排除地面区域的角点特征,并采用改进的RANSAC算法估计两组倾角迥异的核线关系;3基于步骤2估计的双核线关系求取景深突变区域中角点的近似几何单应变换,并联合自适应窗口方法实现同名建筑物角点的精确匹配。最后,通过多组高分辨率无人机倾斜影像数据验证了该算法的有效性与优越性。

线驱动拟人臂机器人机构与前向运动学分析

为了克服手臂上的安装电机由于自重对拟人臂机器人承载能力和运动灵活性造成的影响,基于最新人臂仿生和并联机器人研究的成果,提出了一种用线驱动的并联机构替代手臂的肩、腕关节的串并联结构,并将驱动电机安放在基座上.讨论了从各个关节到基座的驱动绳索的走线方式及关节之间的耦合情况,在此基础上对前向运动学进行了分析,给出了末端相对于基础坐标系的位姿态正解.由给出的两组数值解实例,在ADAMS环境下进行了仿真,验证了算法的正确性.

CMOS线驱动器输出信号压摆率控制的研究

线驱动器的输出信号压摆率(slewrate)与信号在传输线上的反射(reflection)、电磁干扰(Electro-MagneticInterference)密切相关,适当缓的压摆率对抑制信号在传输线上的反射和电磁干扰非常有效。设计了一种新的CMOS线驱动器输出压摆率控制电路。采用华晶上华0.6μmCMOS工艺模型,对该电路进行了Hspice仿真。结果表明,该电路能很好地控制CMOS线驱动器的输出压摆率,可获得几十ns到几μs的上升或下降时间。

基于分型线驱动的分型面设计研究

针对复杂轮廓塑料制品导致分型面复杂的问题,提出了"分型线驱动"的思路。以面壳为载体,通过自定义复杂段曲线的方法优化分型线,以驱动分型面。采用"分步法"逐一构建分型面,保证了分型面的平整与简化,并在NX6软件中实现。经实践证明,该模具结构合理,成型零件易于制造,制品合格。

线驱动模块化七自由度机器人轨迹跟踪控制

阐述了一种线驱动与常规串联驱动相结合的混合设计方法.这种设计方法融合了线驱动并联机构和模块化串联机构的优点,而且混合驱动机器人的工作空间大于完全线驱动机器人的工作空间.文章首先介绍了混合驱动机器人的机构设计,也就是机器人的肩关节采用模块化串联结构,而肘、腕关节采用线驱动结构.然后利用几何分析的方法来解机器人前向运动学问题.在分析驱动线长与关节角之间变换关系的基础上,分别利用速度法和关节角增量法来计算机器人逆向运动学解.最后,使用VC++实现混合驱动机器人对直线运动轨迹进行跟踪的仿真,从而证明了文章所描述的设计方法的正确性.

线驱动仿海豹尾部推进机构设计与运动学分析

仿生推进由于具有速度快、效率高、机动性好、噪声污染低等优势,在水下机器人领域备受青睐.基于对海豹尾部生物结构及运动特征的研究,提出并设计了一种基于线驱动原理并结合柔性铰链机构的仿海豹尾部摆动推进机构.该机构包括脊椎框架单元、骨盆单元、胫骨单元以及柔性尾鳍单元,其关节采用柔性铰链,并通过两侧弹性元件的对称布置,可实现由单一舵机驱动仿生推进机构实现周期性摆动动作.采用D-H参数法对推进机构进行运动学分析,确定了推进机构尾鳍末端点在世界坐标系中的坐标,研究了仿生推进机构等效连杆摆角参数(摆动角、摆动幅值、初始角)对推进机构摆动幅值的影响规律.根据运动学分析结果,采用序列二次规划法对设计的仿生推进机构等效连杆摆角参数进行了优化,获得了与海豹尾部摆动幅值一致的最佳运动参数;在与海豹相同的游动速度下,推进机构尾鳍末端点的摆动轨迹与生物海豹的摆动轨迹基本吻合,验证了优化分析的正确性.在空气中进行原理样机摆动实验,通过摄像机连续拍摄的运动序列图,获得了实验样机尾鳍的摆动轨迹拟合曲线,与优化后的理论曲线对比,进一步验证了仿海豹尾部推进机构设计与分析的正确性.

基于特征曲线驱动的牙齿修复体局部变形算法

通过特征曲线驱动牙齿修复体曲面局部变形,进行修复体表面形态设计,创造出符合患者口腔系统功能的修复体数字化模型。首先在修复体曲面上,用鼠标交互式选取控制点构造特征曲线,并将特征曲线投影到曲面上生成投影曲线;接着利用投影曲线,根据定义的变形半径计算特征曲线影响的变形区域,并用KD树结构建立变形区域内的点和特征曲线的映射关系;最后根据邻牙和对颌牙的约束关系,改变控制点编辑特征曲线,即能通过特征曲线驱动修复体曲面局部变形。通过前牙牙尖的局部变形,以及邻牙约束条件下前牙的修复实例,验证算法的实用性。结果表明,所提出的算法能稳定高效地完成牙齿修复体曲面的局部变形。

5V供电的CATV线驱动器AD8323

AD8323是ANALOGDEVICES公司生产的、采用5V供电的CATV线驱动器 ,它具有良好的阶梯输出功率控制功能 ,同时具有低失真 ,低噪声 ,支持SPI接口等优良性能 ,是一个低功耗、数字控制的可变增益放大器 ,最适合对同轴电缆的驱动。文中介绍了AD8323的主要性能。

线驱动连续型机械臂设计与运动学仿真

面向复杂空间环境的需求,设计了一种新型线驱动连续型机械臂。基于几何分析方法提出了一种简单的线驱动连续型机械臂建模方法,分析了单级柔性关节的关节空间、驱动空间和操作空间之间的运动学映射关系,给出了三级柔性关节的解耦运动学算法,利用改进的蒙特卡洛法描述其工作空间,并用Matlab对机械臂进行运动学仿真,通过对原理样机的实验研究验证了运动学算法的正确性,同时展示了机械臂良好的弯曲能力。

NXCAM实训中流线驱动的教学改革研究

流线驱动是《NXCAM实训》课程中的教学难点,学生学习后不爱使用或者经常出错。经过对常规流线驱动的教学改革研究,通过创设情境辨析,探究流曲线方向选择等手段来帮助学生掌握其使用方法,最后还融入课程思政进一步巩固和升华,取得了很好的效果。

线驱动混合关节机器人构型与运动控制分析研究

为提高工业机械臂的运动灵活性和避障能力,提出了一种由刚性旋转关节与连续型柔性关节构成的新型混合关节机器人,该机器人的关节轴线互相垂直并采用绳索驱动方式。首先,针对该混合关节机构,基于传统D-H参数法与弹性体常曲率变形理论提出了线驱动混合关节机器人运动学建模新方法。其次,在机器人建模分析的基础上,设计其运动控制系统,制备了原理样机。最后,开展原理样机实验,运动轨迹最大误差为10mm,实验结果验证了该混合关节机器人机构设计与运动控制的可行性。

新型线驱动超冗余自由度机器人的设计及分析

超冗余自由度机器人采用远程线驱动方式与电机置于关节处(内)的直接驱动方式相比具有成本低、体积小等优点。提出一种新的远程线驱动结构方案,其特点是拮抗线对末端连接点位于关节(虎克铰)转轴的延长线上,拮抗线对的伸缩量近似相等,基于此特点,提出了采用单个电机驱动的设计方案,这样可使所需电机数减半,降低机器人成本。详细给出了结构方案、线绳伸缩量公式,并通过多组结构参数进行了验证设计方案的可行性。

线驱动机器人P-PID控制算法研究

由于线驱动机器人采用绳索传动,而绳索具有一定的弹性,增加了控制的难度。为了提高线驱动机器人的控制精度,提出了一种P-PID控制算法,弥补了电机回程时由于绳索弹性产生的误差。基于六自由度线驱动机器人进行实验证明该算法的有效性。实验结果表明,相比于传统的PID控制算法,该算法有效地降低了绳索传动时的回程误差,提高了机器人的末端控制精度。