一种新型磁流体加速度传感器

为了解决传统磁流体加速度传感器体积大、灵敏度低、线性度差、使用频率范围低等缺点,设计了一种新型磁流体加速度传感器。采用圆柱形永磁铁作为惯性质量,将加速度转化为磁场的变化,利用高灵敏度线性霍尔检测磁场变化,从而实现加速度到电信号的转变。通过仿真和实验分别对磁流体的悬浮效应、阻尼效应以及圆柱形永磁铁的磁场分布情况进行了研究,结果表明:在永磁铁体积较小的情况下,永磁铁受到的悬浮力很小;在磁场作用下,磁流体具有非常优越的阻尼性能。基于永磁铁的磁场分布情况的研究结果,选取磁场变化梯度最大且线性度最好的位置安装霍尔元件,从而提高传感器灵敏度。利用振动实验台,对所设计的传感器性能进行实验验证,结果表明,新型磁流体加速度传感器具有较好的线性度和较大的可用频率范围,在其他结构不变的前提下,磁流体的使用将加速度传感器的可用频率范围提高了256%。本文为研究磁流体的悬浮效应和阻尼效应提供了一种策略,也为加速度传感器的研究和改进提供了一种新的思路。     

一种新型锗霍尔元件研制

介绍了一种新型锗霍尔元件的结构设计,讨论其工艺流程和特点。     

一种新型三向力传感器的设计与研究

介绍了一种新研究设计的三向力传感器。置于分布磁场中的五个霍尔元件,将空间力通过弹性敏感元件转换成位移后,获得的霍尔电势进行运算,得到三向力所对应的三个电压输出。然后送进微机进行线性校准、动态补偿和降低向间干扰等方面的处理,使之具有良好的测量特性。     

基于霍尔元件的EPS位置传感器

针对传统的电阻接触式位置传感器存在有触点、可靠性差、寿命短的缺点,提出了一种基于可编程三轴霍尔元件的EPS位置传感器设计方案。对机械结构和电路结构分别进行了研究。机械结构中设计出磁体和转子一体化的转子架,磁体采用径向一对极充磁的方案,使霍尔元件表面磁感应强度变化均匀,提高了传感器的定位精度,并减化了结构,使可靠性提高。电路结构设计中采用了独特的抗干扰电路,保证传感器能够抵抗来自外部的干扰而正常工作。该方案利用霍尔元件,实现了对扭矩的非接触测量,使用该方案设计的传感器可替换电阻接触式位置传感器。     

一种新型变几何桁架机器人机构位置分析

提出一种由三个四面体和一个八面体并联组成的新型变几何桁架机器人的机构，并对其进行了结构和位置分析，推导出直接位置和间接位置的显式解析解，为该机构的运动学和动力学分析打下了基础．结果表明，这种机构在位置分析中具有计算简单、计算精度高的特点，可以满足机器人机构实时控制的需要．     

光电位置传感器及光电位置测量

对目前已研制出的多种光电位敏元件及位置测量方法进行了系统的归纳分类，并结合作者本人的研究工作，对这些方法进行了综合评述．     

紧凑型内嵌扭矩传感器机器人关节设计

内嵌扭矩传感器的紧凑型一体化关节可增加机器人的负载质量比,提高力控安全性,更适用于服务行业。通过对轻型协作机器人关节的研究,提出了机器人关节系统整体设计方案。基于关节设计参数,研究关节系统工况负载下的可靠性。对关节扭矩特性进行分析,设计了17型号关节扭矩传感器本体,并采用有限元仿真方法,验证了应变片安装位置的合理性。研制了放大与低通滤波电路系统,并对传感器进行实验分析标定,拟合扭矩电压特性曲线,得到线性度、灵敏度、迟滞和零漂参数。最后对研制的关节整机进行负载测试,并应用于五自由度碳纤维轻型机械臂系统。结果表明:紧凑型内嵌扭矩传感器机器人关节质量轻、负载能力高,扭矩传感器具有较高的精度和灵敏度。     

一种新型三平移并联机器人位置与工作空间分析

提出了一种解耦性比较强的三平移并联机构,建立了该机构的正反解方程,运用雅可比矩阵判断了机器人的奇异位形.采用位置正解映射法分析其工作空间,为其设计和实用化提供了理论依据.     

霍尔式力传感器的研制

为了克服传统应变片式力传感器结构复杂、应变片之间平衡困难等缺点．将霍尔元件与弹性元件组合使用，利用霍尔元件能进行微小位移测量的优点，用霍尔元件代替应变片测量力传感器弹性体的形变，从而测量出力的大小．这种霍尔力传感器具有结构简单、精度高、线性好的优点，可作为便携式测量仪器的传感器使用．     

霍尔位置传感器测量材料杨氏模量的改进

通过具体实验过程发现FD-TX-HY-Ⅰ霍尔位置传感器法测定固体杨氏模量实验的缺陷所在,通过对铜刀口的适当改进以及增加发光二极管进行视场照明,有效克服了实验误差,促进了学生的实验热情。     

基于前馈补偿的关节机器人轨迹跟踪控制研究

针对关节机器人的轨迹跟踪控制问题,利用前馈控制的思想,设计了常规PID控制前馈补偿项,有效提高系统的跟踪性能。将该方法应用于GR-II型两关节机器人系统,仿真实验表明该控制方法能保证系统良好的轨迹跟踪性能,并能有效抑制干扰,与常规PID控制效果对比,有更好的控制性能。     

复合跟踪微分器在电容式位移传感器中的应用

针对从含噪原始信号中提取位置以及速度信息,经典跟踪微分器存在不能很好兼顾相位滞后和噪声放大问题、参数多,调试复杂等不足.在跟踪微分器等效线性分析基础上,提出复合形式跟踪微分器,用于电容式位移传感器位置信号跟踪以及速度信号估计,通过MATLAB\SIMULINK仿真以及实验平台测试,结果表明:在跟踪频率1 Hz、幅值1含噪声正弦信号中,复合跟踪微分器能光滑逼近原始位置信号,且能有效进行速度估计,相较于经典跟踪微分器,复合跟踪微分器跟踪相位滞后小0.03 rad,能更好兼顾跟踪信号相位滞后及速度信号噪声放大.     

并联柔性铰机器人的静刚度研究

并联柔性铰机器人是一类具有超精密定位能力的微动操作手,对这类采用非常规运动副的微动机器人,其静刚度在相当程度上决定了机器人的有载定位精度。该文首先通过一系列坐标系的建立和转换,导出终端位姿的摄动位移与柔性铰微变形间的映射关系,进而利用虚功原理提出并联柔性铰机器人的静刚度模型,显示出影响静刚度的主要因素不仅与传动刚度有关还与柔性铰的刚度有关,此外通过该模型研究了静刚度特性,其结果可用于指导机构优化设计。最后,以实例分析了并联柔性铰机器人的静刚度。     

微型拍翅式飞行机器人平飞位置控制的研究

对微型拍翅式飞行机器人平飞飞行的位置控制,提出了一个基于平均气动力的控制方案,在每个拍动周期结束后,根据位置的状态反馈误差调整参数.通过改变翅的拍动倾斜角和拍动频率来获得所需的平均气动力.在飞行机器人进行水平飞行和垂直飞行时,对控制系统进行解耦.最后对控制系统进行仿真,仿真结果表明该系统具有鲁棒性.     

阵列天线阵元位置误差的校正算法

天线阵元位置误差会对接收信号相位有很大的影响。接收信号相位误差会使高精度的信号波达方向估计性能恶化甚至失效,因此在实际系统中对阵元位置误差进行校正是非常有必要的。该文提出了一种基于多重信号分类算法的不需已知准确信号源方位的校正算法。该算法适用于任何形式的阵列,稳健性较好。实验仿真分析证实了该算法的有效性,并根据实际测向系统取得的数据对系统的天线位置进行了校正,实验取得较好的结果。     

多自由度机器人机械手腕关节柔顺控制方法研究

针对传统机械手腕关节控制方法稳定性低和灵活性差的弊端,提出一种新的多自由度机器人机械手腕关节柔顺控制方法。介绍了多自由度机器人关节系统,按动力学系统组建机械手腕关节的动力学模型,采用拉格朗日方法获取动力学方程。介绍了PD手腕关节位置控制方法,在此基础上通过改进纯积分力控制方法实现多自由度机器人机械手腕关节柔顺控制。分析了机械手腕关节混合位置/力矩控制过程,通过差动机构控制两个驱动器,使其完成机械手腕关节外展/内收和伸展/翘曲两个自由度,提高机械手腕控制灵活性。实验结果表明,所提方法控制精度和稳定性高,能够保证机械手腕关节的灵活性。     

Adaptive hybrid force/position control for an industrial robot: theory and experiments

This paper proposes a feasible force/position control method for industrial robots utilized for such tasks as grinding, polishing, deburring, and so on. Specifically, an adaptive force/position control strategy is designed in this paper which regulates the contact force between a robot and a workpiece to reach any given set-point exponentially fast, and enables the robot to follow a chosen trajectory simultaneously without requiring prior knowledge of the system parameters. The stability of the closed-loop system is analyzed by Lyapunov techniques. To test the validity of the force/position control method, some simulation results are first collected for the closed-loop system. Furthermore, some experiments are implemented on a 5DOF (degree of freedom) industrial robot for the constructed adaptive force controller. Both simulation and experiment results demonstrate the superior performance of the designed adaptive force/position control strategy.     

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.     

霍尔传感器测速系统的设计

文章介绍了霍尔传感器的工作原理及其在工程应用中的种类,举例说明霍尔传感器在测速系统中的应用,提出了霍尔传感器应用电路的设计方法,即电路框图设计、元件参数设置和测量电路仿真,把非电量信号检测来出并转换成便于传输、处理和显示的可用电信号,再利用信号处理和显示电路测出数据。通过实验和理论数据比对,表明该测速系统符合实际应用。