仿人机器人的研究历史、现状及展望

仿人机器人是当前机器人研究领域最活跃的研究方向之一 ,引起了许多科研工作者的注意 .本文介绍了仿人机器人与其他移动机器人相比的主要优点 ,对国内外仿人机器人的研制工作作了综述 ,并对将来的研究方向和工作重点作出了展望 .

并联机器人研究的进展与现状

并联机器人是一类全新的机器人 ,它具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等一系列优点 ,在 2 1世纪将有广阔的发展前景。本文根据掌握的大量并联机器人文献 ,对其在运动学、动力学、机构性能分析等方面的主要研究成果、进展以及尚未解决的问题进行了阐述。

仿生机器鱼的运动学参数及实验研究

研究了尾鳍运动参数对推进速度的影响 ,进行了 2关节仿生机器鱼与单关节尾鳍摆动式水下推进器的对比实验 ,给出了实验结果。实验结果表明 2关节仿生机器鱼比单关节尾鳍摆动式水下推进器在相同实验条件下具有更高的推进速度。该仿生机器鱼可以实现对水下运动装置的推进 ,并且具有噪声低。

用遗传算法解具有给定工作空间的并联机构综合问题

提出一种利用遗传算法求解 6自由度空间并联机器人机构综合问题的新方法。该机构的工作空间必须包含预先给定的且具有一定姿态能力的工作空间。为了描述具有一定姿态能力的工作空间 ,给出了一种简单有效的搜索算法。该法考虑了连杆长度限制、铰链转角限制和连杆干涉。算例表明结构参数可得到有效地优化 ,从而获得紧凑的机器人机构。

水下机器人新型仿鱼鳍推进器

21世纪是人类开发海洋的世纪 ,水下机器人和自主无人潜器具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值 .仿鱼鳍水下推进器作为一种具有效率高、运动灵活以及噪音低等优点的新型水下推进器越来越受到广大科技工作者的重视 .本文介绍了仿鱼鳍水下推进器的分类 ,特点 ,国内外研究成果与现状 ,以及目前的研究热点 ,并对未来发展趋势作了预测 .

基于比例阀的气动伺服系统神经网络控制方法的研究

研究了用神经网络 PID控制器对基于比例阀的气动伺服系统进行控制的方法。用神经网络辨识器来逼近非线性动力学系统 ,并在线修改控制参数。实验及分析表明 ,适当的选择网络参数 ,经过充分的离线训练 ,该控制器可以进行在线的自适应控制 ,系统的控制精度和动态特性有明显提高 ,且在环境参数变化时 ,控制器具有在线自学习和自整定参数的能力。

二次调节系统中液压蓄能器数学模型的研究

解决液压蓄能器在二次调节系统建造过程中的选配问题的关键是 ,建立二次调节环境下的液压蓄能器动态数学模型 ,继而通过仿真选择相应的蓄能器产品。建立二次调节环境下的蓄能器数学模型也有利于对二次调节系统调速特性和动态特性的深入研究。用 1台二次调节扭矩加载实验装置转速系统的实验曲线部分验证理论分析的正确性。

车辆质心位置测量系统的研制

利用静态称重法测量车辆质心位置的三维坐标 ,需要分别测量 2个不平行平面内的二维质心坐标 .设计了一种两自由度运动平台 ,通过精确控制平台的位置 ,构造出 2个不平行的平面 ,从而实现了车辆质心三维坐标的测量 .详细介绍了测量原理和方法 。

车辆串联混合传动中二次调节系统的节能制动

建立了采用二次调节静液传动技术的车辆串联混合传动系统的数学模型 ,分析了以恒扭矩制动和恒功率制动回收车辆惯性能的特点 ,以满载的天津三峰牌TJ6481A型车辆作为对象进行了恒扭矩、恒功率制动的仿真研究 ,并在模拟实验台上进行了模拟实验。从车辆的制动可靠性和乘坐舒适性两方面对这两种制动方法的可应用性进行了分析。

基于欠膨胀射流的SiO_2/环氧树脂纳米复合材料制备方法研究

为实现在不添加分散剂的情况下将纳米粒子均匀分散在液相物料中,提出了一种基于欠膨胀射流的液相物料纳米粉添加分散方法.该方法利用欠膨胀射流将纳米粒子以气-粉微气泡的形式分散到液相物料内部,并利用微气泡受高频挤压爆破释放的能量,以及气泡膨胀过程产生的超声波效应和高拉伸场效应来实现纳米粉在液相物料中以纳米尺度粒子分散.设计了相应的分散系统,进行了无分散剂下纳米SiO2/环氧树脂添加分散实验.通过TEM和Tg测试对实验样品进行了表征,结果表明,分散相粒径在15～30nm之间,SiO2纳米颗粒均匀地分散在环氧树脂中.Tg温度比只经过一般高速机械搅拌得到的复合材料提高了约18℃.该方法解决了SiO2纳米粉颗粒在环氧树脂中的团聚问题.

尾鳍的形状与运动参数对推进速度的影响

从推进速度的角度出发 ,实验研究了尾鳍摆动式水下推进器尾鳍的形状参数与运动参数对推进速度的影响 ,给出了实验结果。对尾鳍摆动式水下推进器的设计具有重要的意义。

基于超声波微驱动的摩擦改性

提出了一种超声波微驱动摩擦改性的思想。通过激励超声波马达振子的两个对称的夹心式换能器前端头作旋转方向相反的椭圆运动,使摩擦副处于超声波动力润滑状态,同时控制两个夹心式换能器振幅,实现在低速运动时对摩擦力的主动控制达到减小摩擦力的目的。利用气浮导轨、力传感器、低速电机建立了摩擦力模糊控制系统。初步的实验表明,摩擦力大大减小,当振子和负载总质量为3．8kg,电机拖动速度0．5mm/s时,摩擦系数达到0．0053。

基于神经网络的机器人操作手IKP精确求解

结合位置正解模型 ,利用 BP网络求解了机器人逆运动学问题 (IKP) .为提高求解结果精度 ,采用迭代计算进行误差补偿 ,计算结果表明 ,该法迭代次数少 。

补偿压电陶瓷迟滞和蠕变的逆控制算法

研究了用于扫描探针显微镜,特别是原子力显微镜(AFM)中的扫描器高精度定位问题。压电陶瓷驱动器通常用于这种扫描器中,在无补偿的开环控制期间,它在输入电压和输出位移之间表现出明显的迟滞和蠕变。迟滞和蠕变降低了扫描器的定位精度并使扫描图像出现了畸变。给出了迟滞和蠕变模型及参数的在线辨识方法。在AFM的扫描控制中,使用基于该模型的逆控制算法补偿了压电陶瓷的迟滞和蠕变。在分析中,Preisach迟滞模型和对数蠕变模型被用于描述压电陶瓷驱动器的非线性。由于该方法不需要在控制过程中进行参数设置,因此很容易使用。此外由于是开环控制方法,可以具有更好的分辨率。闭环操作能够给出较好的迟滞和蠕变补偿,但由于在高带宽情况下传感器动态范围的限制,对于小扫描区域或样本特征,它减小了成像的分辨率。三角波轨迹跟踪的仿真结果说明轨迹误差在传感器噪声量级上,证明了这个方法的有效性。

湍流减阻研究的进展与现状

综述了肋条、柔顺壁、聚合物添加剂、微气泡、仿生减阻、壁面振动等主要湍流减阻技术最近的研究成果和现状 。

飞行仿真转台框架结构动力学优化设计

针对某型号仿真转台台体框架,基于保证框架刚度和降低框架转动惯量的优化目标,利用有限元分析软件对其进行模态分析和模态修正,得到了框架各方向一阶固有振型频率基本一致的优化结果。在保证一定刚度的条件下进一步降低了框架的转动惯量,为框架结构优化设计提供了重要参考。

使用原子力显微镜测量刻线边缘粗糙度的影响因素

为了满足微电子制造技术中不断提高的刻线边缘粗糙度测量与控制精度的要求,对使用原子力显微镜(AFM)测量刻线边缘粗糙度的影响因素进行了研究。基于图像处理技术从单晶硅刻线样本的AFM测量图像中提取出线边缘粗糙度,并确定出其量化表征的参数。然后,根据线边缘粗糙度测量与表征的特点,对各种影响因素,包括探针针尖尺寸与形状的非理想性、AFM扫描图像的噪声、扫描采样间隔、压电晶体驱动精度、悬臂梁振动以及线边缘检测算法中的自由参数等进行了理论和实验分析,并分别提出了抑制及修正的方法。研究表明,在分析各种可能导致测量误差的影响因素的基础上,消除或减小其影响,可以提高刻线边缘粗糙度测量的准确度,为实现纳米尺度刻线形貌测量的精度要求提供理论与方法上的支持。

用于减小控制对测量影响的AFM新工作模式

原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)是纳米尺度线宽成像和测量的重要工具.但系统的非线性和控制器参数选择的多样性导致AFM控制的不确定性,影响了AFM测量结果的精确性和重复性.为克服这个缺点,分析了AFM的测量原理和工作模式的特点,在此基础上提出了一种新的工作模式——补偿模式.在这种工作模式中,结合了扫描器和悬臂梁的位置信息而得到被测试样表面的形貌图像.与恒力接触模式相比,在补偿模式下,AFM能够在高速度下以更好的精确性和重复性进行成像和测量.仿真和实验结果证明了这种新工作模式的可行性和适用性.实验结果说明该工作模式可以提高扫描速度16倍或减小均方根误差到约1/5.

质心测量平台结构刚度的计算

在ANSYS软件中,利用间接法对质量质心测量系统平台进行建模,并在满负荷条件下对平台进行模态与动态分析,得出平台的结构刚度及固有频率。通过对平台质心测量误差的计算和分析,认为平台的结构刚度及固有频率符合设计要求。

纳米复合材料分散相粒度分布评价

提出了一种纳米复合材料分散相粒度分布评价方法.该方法首先建立了分散相粒度分布模型,然后将纳米复合材料TEM图像二值化后与平行线阵列叠加,再提取纳米复合材料TEM图像中分散相颗粒图像与平行线交叠的信息,经过处理得到分散相的粒度分布参数,并评价分散相的粒度分布.将该方法实际应用于环氧树脂-纳米SiO2复合材料粒度分布评价,验证了该方法的可行性.