Mecanum三轮多向行走系统结构与运动原理

常规Mecanum轮一般用于组成四轮全方位系统。将三个完全相同的常规Mecnum轮放置在等边三角形的三个顶点，能构成一种具有实用价值的多向行走系统。该系统不需转向轮或转向机构，仪利用3个轮子旋转速度大小和旋向组合实现平面上一个绕车身中心的定轴旋转、三个沿车身三角形对角线的直线运动。并给出了该系统的结构图，分析了系统实现上述运动的运动学原理。     

四轮转向车辆分数阶控制方法研究

四轮转向系统(4WS)可根据前轮转向和车辆的状态通过后轮的转向提高车辆转弯能力, 同样, 利用这一转向系统可以改进车辆的横向稳定性和操纵性能. 当前轮转向相同时四轮转向车辆的转弯半径大于两轮转向, 而且普通的控制方法不考虑前轮转向的动态过程影响. 本文利用分数阶导数理论提出一种新的四轮转向控制方法, 其不仅考虑前轮转角和横摆角速度的大小, 而且也考虑到转向角速度的影响. 同时也给出控制方法的一些设计方法, 数值计算结果验证了该控制方法的有效性. 通过对两轮转向和四轮转向的转弯车辆的侧偏角、车辆绕质心的横摆角速度和转弯半径等动力学和运动学特性的计算结果比较, 本文的控制方法对四轮转向车辆在转向过程中的瞬态响应有所改进, 并减小了转弯半径.     

蛇形移动输送机运动学仿真分析

介绍了一种新型的可以实现水平弯曲和垂直弯曲的多驱动的并且可以自主行走的带式输送机,该系统为典型的非完整、欠驱动系统,文中分析系统的运动学特性,建立了运动学方程,并运用理论分析的运动学模型进行了仿真分析,证明该输送机运动特性与带拖车移动机器人有相似的运动特性和运动规律。     

不平路面全方位移动机器人智能控制技术的研究

对于不平路面全方位移动机器人,其运动过程时变和突变控制问题一直困扰着研究人员.本文利用自适应控制技术精度高、可拓控制技术反应速度快,将其二者结合起来,对不平路面三轮式全方位移动机器人进行自适应可拓智能控制.通过研究首先构建了三轮式全方位移动机器人运动学和动力学模型,构建了一种自适应可拓智能控制方法,对自适应可拓智能控制器进行了设计,并进行了实验研究.实验结果表明,三轮式全方位移动机器人采用自适应可拓智能控制技术与自适应控制技术相比,具有控制精度高、反应速度快、自组织和自学习能力强的特点,能较好地满足不平路面三轮式全方位移动机器人运动要求.     

一种新型全姿态飞行仿真转台的运动学分析

针对三轴转台无法避免运动学奇异的缺陷,提出了一种四轴型全姿态飞行仿真转台,利用冗余自由度机构的特点,使机构始终保持提供三个自由度的运动.针对所提出的四轴转台的运动学正解问题,采用双欧拉法计算负载的姿态角,解决了全姿态欧拉角计算的奇异问题.针对四轴转台的运动学反解问题,采用基于伪逆的梯度投影法给出了带有性能指标优化的转轴角速度的最优解,然后用基于动态控制的方法获得转轴的角位置.提出的运动学反解算法能保证在获得期望姿态的同时,避免接近奇异位置和各轴的极限角位置.仿真结果表明,四轴型全姿态飞行仿真转台运动学性能明显优于三轴转台.     

基于 SimMechanics的6 PTS并联机构仿真与分析

简要介绍了某种大工作空间快速运动并联机构,基于动平台和基座滑块之间的矢量关系推导出该机构的运动学逆解,并利用 SimMechanics仿真工具对该机构进行了仿真研究.通过对仿真结果的分析,该机构运动平稳、驱动力变化连续平滑,运动学及动力学性能良好,验证了机构的合理性;通过对该机构的优化设计,提高了该机构的运动学及力学性能,为进一步的结构综合尺寸优化奠定了基础     

俯控式单滑块变质心飞行器控制问题

针对以质点方式的滑块布局无法在实际工程中实现的问题,提出了一种大质量比的单滑块布局模式,并与喷气推力组合实现了飞行器的倾斜转弯.采用大质量比滑块的布局方式不仅易于工程实现而且可以提高飞行器的机动能力.通过动力学分析,结果表明大质量比的滑块在运动过程中会导致飞行器姿态与滑块转角之间的运动耦合,而且在动量交换过程所产生的惯性力矩也会影响飞行器的动态特性,因此滑块不能再作为质点来处理.针对这种强耦合非线性动力学系统,将非线性耦合项和未建模扰动视为总扰动,设计了一种线性扰动观测器对其进行估计,然后利用反馈线性化控制进行补偿.仿真结果验证了这种大质量比滑块布局模式的可行性,所设计的控制器可以实现对姿态指令的跟踪.     

人体行走下肢生物力学研究

采用运动图像采集系统、测力系统,获得人体行走过程中关节标记点坐标值及脚底力的变化信息,结合人体动力学模型,研究了不同负重（0,10,20,30kg）及不同行走速度（0.8,1.3,1.7m/s）对人体下肢运动学及动力学的影响.在人体行走矢状面内有下述研究结果.1）负重对人体行走运动学的影响为：踝关节在脚尖离地阶段的关节伸展角度随着负重增加而增加;膝关节的运动范围随着负重增加而减小;髋关节前屈角度随着负重的增加而增加,相反的髋关节的伸展角度随着负重的增加而减小.2）速度对人体行走运动学的影响为：踝关节运动范围随着速度增加而增加;膝关节最大伸展角度随着速度增加而增加;髋关节弯曲角及伸展角均随速度的增加而增加,且髋关节运动范围也随速度的增加而增加.3）负重及速度对人体行走动力学的影响为：踝关节、膝关节、髋关节力矩及功率均随负重、速度的增加而增加.研究结果可为人体下肢助力行走外骨骼机器人的设计与研究提供参考依据.     

具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人的移动机构与地面约束关系分析

针对非结构环境中路面软硬相间、平坦与崎岖并存的地形特征,提出并研制出一种对非结构环境具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人（NEZA-I）.NEZA-I由控制系统单元、尾轮单元和两个相同的可变形轮-履复合（Transformable wheel-track,TWT）移动模块组成.每个TWT模块能够在一个驱动力的作用下以轮式和履带式两种运动模式在复杂路面上运动,也能根据地面约束力而改变运动模式（即＂轮式-履带式互换＂）和调整运动姿态（即＂改变履带几何形状＂）.本文旨在介绍NEZA-I机器人的基本结构、驱动系统原理、运动模式及姿态,分析TWT模块内部构件之间运动关系,建立NEZA-I在一些典型的运动情形下移动机构与地面之间的约束关系的数学模型,探究TWT模块内部机构参数对机器人环境自适应性能的影响,优化机构参数.实验表明：NEZA-I移动机构平台具有较强的环境自适应性和越障性能,机构参数的优化结果是合理的,所建立的相关数学模型及参数的分析方法是正确的.同时也验证了NEZA-I自适应移动机构平台概念的可行性,从机构学的角度为机器人环境自适应性的研究提供一个思路.     

热机的新发展--热声热机

传统的热机按一定的热力学循环要求,用热机的机械结构和运动规律组织工作介质的状态变化,实现热能与机械能之间的转变。热声热机则是运用热声原理在一定的几何和热力环境条件下,利用系统与工质自身性质及各个部分之间进行的一种热力学自组织过程实现热能与机械能之间的自主转化。实践中可以实现无运动部件的热机系统。