具有柔性关节的四足机械腿设计与分析

为解决四足机器人驱动单元功率密度低的问题,借助串联弹性机构的能量放大作用,设计出一款具有串联弹性、适用于四足机器人腿部构型的电驱动柔性关节,并据此柔性关节设计制作了具有柔性特性的四足机器人单腿样机.为研究柔性机械腿能量运用情况,提出一种简化的柔性单腿跳跃模型,对单次跳跃过程中从屈膝静止到跳离地面过程建立了运动学微分方程,应用解析法进行求解,分析了串联弹性能量放大作用在足式机器人中的应用,同时通过分析驱动单元功率曲线,揭示了能量放大实现机理.利用足式机器人单腿垂直跳跃实验平台完成单腿样机跳跃过程的初步实验,验证了柔性在四足机械腿中的能量放大作用.     

仿青蛙跳跃机器人的动力学分析

设计了一种仿青蛙跳跃机器人,该机器人以跳跃能力突出的青蛙为原型设计机械结构,以气动人工肌肉作为其驱动器.这样使得整部机器人的结构接近生物青蛙,具有较高的隐蔽性,能够满足军事侦察等任务的要求.但是,由于仿生结构的复杂性给运动学和动力学的分析带来了困难.运用拉格朗日法对机器人在不同的跳跃阶段进行动力学分析,得出每个跳跃阶段的动力学方程.并利用AD-AMS和Matlab联合仿真的方法对得到的动力学方程进行验证,其结果说明了分析的正确性.这为后续研究工作奠定基础.     

跳跃机器人浮动基动力学模型及试验

研究了平面腿型跳跃机器人浮动基动力学模型的建立、仿真及试验问题.将跳跃机器人模型抽象成由三根均质连杆组成的平面跳跃机构,建立3个坐标系研究跳跃运动的变约束性.分别对支撑相和腾空相的运动模型进行分析,建立了Lagrange动力学方程.由于支撑相足尖与地面满足Pfaffian约束,因此将机器人足尖平移坐标与关节变量统一作为广义坐标,建立显含力约束的跳跃机器人浮动基动力学模型.确定跳跃运动约束方程和相互识别条件.通过仿真和样机试验说明了跳跃机器人浮动基动力学模型的正确性.     

跳跃机器人各关节的动力学仿真分析

基于跳跃机器人在越障方面优于轮动或爬行机器人的特点,设计了一个三关节跳跃机器人,并建立了简化的机构模型.从分析力学的角度对机器人进行运动分析,采用拉格朗日法建立了站立相和腾空相的动力学方程,并用Matlab对动力学方程进行了数值仿真.仿真结果表明各关节在电机驱动下有小幅度振动.这一结果说明在研究跳跃机器人的稳定性时,要解决各关节小幅度振动问题.     

腿型跳跃机器人跳跃过程运动学及仿真分析

根据跳跃生物的生理结构及运动特性,设计了腿型跳跃机器人,并建立了简化的机构模型.分析了机器人跳跃过程冗余自由度,建立了机器人的质心运动方程;依据关节空间与质心空间速度的变换关系,对机器人进行运动学分析,并用MATLABR2009b进行数值仿真,得到了机器人关节角度随时间的变化规律,为腿型跳跃机器人控制系统的研究提供了控制参数依据.     

对仿猫跳跃机器人起跳过程中腰部作用的分析

家猫灵活善跳,分析其跳跃规律可为腿型跳跃机器人的设计提供灵感。以能模拟家猫跳跃的仿猫机器人为模本,对其进行结构简化并进行动力学和运动学分析,得到其腰部力矩随时间变化规律,以此分析其腰部在起跳过程中的作用。从能量角度分析起跳时腰部初始夹角与到达特定起跳姿态机构所需做功关系,并对比了有无腰部辅助跳跃时的区别。分析结果说明了腰部在起跳准备阶段的姿态调整对提高效率的作用,证明了有腰部辅助跳跃的机构相比于无腰部辅助跳跃的机构更加灵活高效。     

1R2T绳索牵引并联康复机器人绳索弹性研究

该文以平面三自由度(1R2T型)绳索牵引康复机器人为对象,分析了绳索弹性和绳索拉力对骨盆(动平台)静态刚度的影响,发现不同绳索弹性时,相同绳索拉力对动平台静态刚度影响不同。利用ADAMS软件对绳索拉力和绳索刚度的影响情况进行了机构仿真,发现绳索弹性对系统静态刚度的影响比绳索拉力大。分析并仿真了系统受外界干扰后的振动状态,结果表明,增大绳索拉力可以提高系统的抗干扰性。建立了考虑绳索弹性的动力学方程,以期望轨迹通过逆动力学方程计算出的绳索拉力作为系统动力学的输入,用ADAMS和MATLAB进行系统动力学仿真和实验,结果表明,绳索的弹性使骨盆的实际运动范围变小,且出现了位姿误差,距起始点越远该误差越大。     

弹性连杆机构非线性动力学响应特性

利用弹性连杆机构的动力学响应的摄动解，分析不同机构尺度和内共振条件对机构动力学响应特性的影响，从非线性“抑制”和“跳跃”现象的角度，论述高速机构产生伪静态响应的原因，指出线性理论与百性理论在分析机构动力学响应上的差别，给出机构弹性动力学分析与准静态分析的划分区间。     

集成圆柱弹簧弹性势能与转动动能的蓄能方法

利用圆柱螺旋弹簧作为蓄能主元件,提出了一种使压缩后的弹簧发生转动,实现弹簧弹性势能与其转动动能集成蓄能的方法,并初步构想了集成蓄能器模型.对各类常见弹簧材料的能量密度比进行对比计算,选取蓄能效果最优的材料并以其为基础,对一定参数范围内弹簧的转动动能和弹性势能的大小进行了匹配分析.对集成方法的蓄能值与对照参数飞轮的蓄能值进行了对比,表明提出的这种集成蓄能方法切实可行.     

单足跳跃机器人补能策略

为了实现稳定跳跃步态,单足机器人需要持续补充能量以克服阻尼、碰撞等造成的能耗。该文针对腿部有阻尼的单足机器人,分析不同补能方式和补能时机对单足机器人竖直跳跃阻尼能耗的影响。理论分析和仿真实验结果表明:在支撑相单足机器人躯干上升阶段补能具有更高的补能效率,且补能起始位置越高、距起跳点越近,补能效率越高;在支撑相单足机器人躯干下降阶段补能会影响地面对足端的支持力,导致机器人站立不稳;如果在上升阶段补能,补能起始位置越高,补充相同能量时对驱动器峰值驱动力及峰值驱动功率要求越高。该研究结果为跳跃补能策略选择以及设计高效跳跃机器人控制器提供了参考。     

Bionic jumping dynamics of the musculoskeletal leg mechanism for quadruped robots

As the pneumatic artificial muscle(PAM) has flexibility properties similar to biological muscle which is widely used in robotics as one kind of actuators,the bionic mechanism driven by PAMs becomes a hot spot in robotics.In this paper,a kind of musculoskeletal leg mechanism driven by PAMs is presented,which has three joints driven by four PAMs.The jumping movement is divided into three phases.The forward and inverse kinematics of the leg mechanism in different jumping phases is derived.Considering the ground reaction force between feet and environment,the dynamic in different jumping phases is analyzed by Lagrange method,then the relationship between PAM driving force and the joints angular displacement,angular velocity,angular acceleration during one jumping cycle is obtained,which will lay a foundation for the jumping experiment of the musculoskeletal leg mechanism.     

小议田径跳跃运动员弹跳力发展的方法

弹跳力是田径跳跃运动员的生命．弹跳力的好坏，决定着跳跃运动员竞技水平的高低．本文就田径跳跃运动员弹跳力发展的方法加以总结，以望对初级专项运动员有所帮助．     

脚掌转动对腿型机器人起跳影响的研究

针对目前大多数带脚掌腿型跳跃机器人研究中未考虑脚掌围绕脚尖转动即脚掌欠驱动的现象,制作了一款带脚掌的腿型机器人,对脚掌转动与不转动2种情况进行对比研究。建立了机器人在2种情况下起跳时的动力学方程,研究了2种情况下的起跳约束。以电机能耗最小为优化目标,对2种情况起跳进行优化。使用实际模型数据分析,用MATLAB仿真了2种情况下在起跳时的时序图、总质心时序图、力矩曲线以及能耗值。仿真和实验结果表明,带脚掌的腿型机器人起跳时脚掌转动比脚掌不转动消耗的能量少,而且起跳角度范围也更宽。     

单片微控制器系统的静电放电敏感性研究

分别以2种常用的微控制器芯片80C196和AT89C51为核心设计的2种单片微控制器系统做为目标测试板,利用静电放电电磁脉冲分别对这2种系统进行静电放电效应实验研究,并对其失效机理进行分析.实验结果表明, 80C196单片微控制器系统对静电放电比89C51单片微控制器系统敏感,单片机系统在静电放电电磁脉冲作用下出现死机、跳转、重启动、RAM内容改写等功能失效现象.     

高校排球运动员弹跳力训练方法比较

弹跳力是排球运动员的重要专项素质之一，排球运动员弹跳力好坏对排球比赛的胜负有着重要的影响。文章运用模糊数学的方法，对发展排球运动员弹跳力的22种训练方法，进行了量化处理，把众多的训练手段进行了分类，从中找出了8种发呢排球运动员弹跳素质的最佳训练手段，即且跑起跳摸高、原地起跳摸高、负大重量蹲跳、负大重量半蹲、变向跳跃、单脚多级蛙跳、30m冲刺跑、跳台阶。并解决了在实际训练中训练手段的比例分配问题，按前4种训练手段，主要是发展排球运动员下肢纵向用力，这对发展争夺高空能力有重要作用，后4种训练手段，主要是发展排球运动员下肢横向用力，对发展灵活性弹跳和快速跳跃能力有重要作用。     

有害元素对高炉炉缸侧壁碳砖的侵蚀

对湘钢2号高炉炉缸七个有代表部位的样品进行扫描电镜、能量色散谱、X射线衍射和原子吸收光谱分析,研究有害元素对高炉炉缸侧壁碳砖的侵蚀以及粉化断裂机理.结果表明,高炉炉缸不同部位的碳砖侵蚀机理不同.第一层以有害元素在碳素熔损反应中的催化作用及生成白榴石为主;上部碳砖侵蚀以K渗透到砖缝中,改变砖质为主;风口以Zn侵蚀为主;铁口K含量较多,另有Pb富集.同种有害元素在不同部位侵蚀碳砖的机理有所不同.K元素在最上部以催化作用为主,在下部以渗透到碳砖内部使碳砖改性为主;Zn在风口碳砖有明显的结晶,在炉缸炉底上部含有大量的Zn并没有结晶,而是附着在砖表面上部.     

物质系统演化的有序原理初探

物质系统的演化，包括基本粒子和化学元素的形成、化学元素的组合、生命的起源、生物的进化，已构成连续有序的统一体．物质系统演化的有序性分为结构有序和功能有序；演化总是朝着能量耗散减小的方向发展；动力学方程能有效地描述物质系统演化方向；涨落是系统形成新的有序态的条件，系统内要素之间的非线性作用和系统的开放性是有序态形成的基础．生物跳跃式进化是物质系统从低级有序向高级有序演化的突出例证．     

CO2加氢逆水煤气变换（RWGS）催化剂研究进展

化石能源的广泛使用，导致CO2肆意排放至大气环境，引发一系列严重的环境问题。CO2逆水煤气变换（RWGS）反应，是实现CO2资源化利用的有效途径。对RWGS反应催化剂研究情况进行了系统的总结和综述，详细地分析了Pd、Au、Pt、Cu、Fe和Mo基等催化剂的RWGS反应性能，对金属与载体间相互作用和掺杂元素的电子效应对催化RWGS反应性能的影响进行了系统的分析。Pd、Au和Pt等贵金属对CO2弱的结合能力和定向转化能力，需进一步提高贵金属催化剂对CO2分子的吸附和活化能力来提升其催化性能。非贵金属Cu、Fe和Mo基催化剂的低温活性较差，借助新的催化剂制备方法和策略，将进一步提升CO2分子的低温催化转化活性。研究结果证实，通过优化催化剂中活性组分与载体或助剂的相互作用，能实现对相应催化剂的RWGS反应性能进行调控。总结了非贵金属和贵金属催化剂上CO2 加氢机理，分析了非贵金属和贵金属催化剂RWGS反应性能间的差异，为开发制备新型的RWGS反应催化剂材料提供了可行思路和理论依据。     

基于MOA模型的雪峰山区社区居民参与旅游扶贫机制

以贫困地区雪峰山区社区居民为研究对象,借鉴MOA（动机-机会-能力）模型从参与动机、参与机会和参与能力三方面构建社区参与旅游扶贫的影响因素模型,运用多重线性回归和结构方程,对社区居民参与旅游扶贫的影响因素进行分析,探讨社区居民参与旅游扶贫的机制.结果表明：参与机会显著正向影响参与能力,并与参与能力共同影响参与动机,间接作用于社区参与;参与动机、参与机会和参与能力均对社区参与存在显著的积极作用,其中参与能力对社区参与旅游扶贫的影响最显著;雪峰山区社区居民的社区参与主要为积极参与,在社区参与旅游扶贫的3个层次中,处在第二层次上.因此,要积极整合社区居民参与旅游扶贫的各要素,构建包含动力机制、保障机制、认同机制和自我发展机制为一体的社区居民参与旅游扶贫机制,激发参与动机,保障参与机会,提高参与能力,促进自我发展,实现社区参与层次的提升.