双臂机器人机构协调运动方向可操作度研究

在机器人机构速度可操作椭球的基础上，定义了双臂机器人机构速度和角速度方向可操作度，以方向可操作度为目标函数，给出了最佳传速方向和最佳操作位形的优化方法．     

冗余度机器人速度及力传递性能的度量方法

在速度和力可操作椭球的基础上,定义了冗余度机器人机构速度和力方向的可操作度．利用速度和力方向可操作度,度量机器人在当前位形状态下沿指定方向速度和力的传递能力,并通过优化,确定速度和力的最佳传递方位和最佳操作位形．算例表明,平面冗余度机器人机构在给定位形条件下,传力性能强(弱)的方向上传速的性能弱(强)。     

冗余度机器人速度方向可操作性研究

定义了冗余度机器人速度方向可操作度，确定了机器人沿指定方向的传速性能，与传统可操作度比较，具有实际应用价值，并给出算例。     

服务机器人双臂协调操作的灵活性分析

针对机器人双臂协调操作的灵活性问题,提出一种速度可操作度椭球相交体积指标进行分析,得到协作空间内奇异操作点和协作空间内各操作点的灵活性分布云图.首先,建立双臂的紧协调约束方程,并基于双臂连杆速度得到雅可比矩阵;然后,采用TOMM法求解双臂协调操作的可操作度椭球相交体积;最后,以服务机器人的双臂为研究对象,运用速度可操作度椭球相交体积指标进行双臂的灵活性分析,并应用Matlab对双臂协调操作的灵活性进行仿真分析,研究结果验证了上述分析的正确性,为双臂机器人的协调避碰提供了一定参考.     

双臂机器人包装工艺实验平台设计与研究

传统的烟机设备适用于大批量单型号生产,不适于多品种小批量特型烟盒产品。为此,研发了一种工艺拟人化、灵活可变的柔性烟盒包装工艺实验平台。该平台采用双臂机器人作为设备的核心动作单元,借助特制的工装夹具等周边机构来辅助完成烟盒的折叠、定位、压紧等动作,并对双臂机器人进行了可操作性研究。研究结果表明,该系统可模拟人工包装动作实现烟盒的折痕、粘胶、包装、整形等包装过程,解决了高端小批量产品的自动化包装问题;并在可操作度理论指导下,工装设计布局方案达到了实验中的最优效果,证明了可操作度理论在机器人应用设计中的有效性和必要性。     

双臂机器人机构的约束方程

本文在单臂机器人机构运动学及多体理论的基础上，建立双臂机器人机构在协调运动过程中的位置、姿态、速度水平和加速度水平的约束方程。     

适用于双臂机器人机构的动力学方程

在单臂机器人机构动力学基础上,对双臂机器人机构进行运动力学分析,建立双臂机器人机构协运动的动力学方程;并利用奇异值分解方法对这方程的解进行讨论。     

一种新型并联机器人的运动性能

介绍了一种新型三腿并联机器人,给出了机构的运动学方程和雅可比矩阵,分析了机器人的工作空间·通过机器人的可操作性指标和雅可比矩阵条件数指标分析了机构的奇异性和灵巧性·由仿真分析结果可知,该并联机器人具有较大的工作空间,并且工作空间关于x轴对称·机器人在整个工作空间内可操作度W在(0 8,2 45)内变化·说明机器人在整个工作空间中没有奇异形位和不定形位,具有良好的可操作性·雅可比矩阵条件数C(J)在(1 0,6 2)内变化,并且C(J)在随X,Y,Z变化时没有突变,说明该机构运动灵巧性好·     

基于多目标优化的救援机械臂结构参数设计

为了综合优化双臂救援机器人双臂协同工作空间、机械臂负载能力以及机械臂末端运动速度,研究了基于多目标函数综合优化的救援机器人双臂结构参数设计方法. 由于双机械臂的协同工作空间难以进行数学描述,提出了一种基于三重积分的描述方法. 针对所建立的双臂协同工作空间、机械臂末端运动速度以及机械臂负载能力三个目标函数的综合优化问题,通过模糊层次分析法,计算每个目标函数的权重从而进行线性加权以得到综合的多目标优化函数. 基于该综合优化函数,通过粒子群算法进行多目标函数最优值求解,得到一组机械臂结构优化参数,使双臂救援机器人的综合性能达到最优. 实验结果表明所提出的双臂救援机器人性能指标的优化方法是可行的.      

风洞四自由度并机器人奇异路径优化分析

奇异位形是机器人机构的一个十分重要的运动学特性,机器人的运动、受力、控制精度等方面的性能都与机构的奇异位形密切相关。该文对风洞四自由度并联机器人奇异位形进行了研究,使得机器人动平台能够平滑地绕开奇异点且能够获得最短路径,并建立了奇异位形优化方程。最后通过MATLAB仿真得出优化后的轨迹。     

移动机械手运动学模型及其操作度

对3自由度移动平台以及固定在其上的4自由度机械手组成的差动驱动式移动机械手进行了运动学分析,得出基于雅克比矩阵的统一运动学微分方程,最后对移动机械手及移动平台的可操作性进行了分析,得出了当机械手处于某种构形的时候,移动平台的运动对机械手的操作性无贡献.     

多关节跳跃机器人的起跳机理与运动规划分析

在给定离地任务要求的情况下,针对多关节冗余自由度跳跃机器人起跳机理及运动规划与优化问题进行了研究.以速度方向可操作度为性能指标,将期望的离地质心速度和加速度映射到关节空间,作为关节空间规划的边界条件.采用Fourier基函数参数化关节空间轨迹,从正运动学方程出发,结合驱动约束条件,利用粒子群优化算法搜索和寻求使能量利用率最大的参数值,实现起跳性能的优化.利用计算机仿真证实了此种方法的可行性.此外还建立了滑模控制器,实现起跳阶段轨迹跟踪控制仿真分析,为具有冗余自由度的多关节跳跃机器人的运动规划提供了一种有效的方法.     

单丝热线速度和方向特性的校准方法

对单丝热线用于测量三维紊流场时热线的速度校准和方向特性校准的方法进行了研究，提出了一种热线方向特性的校准方法．通过对热线探针顺流和横流安置时热线风速仪输出响应的分析比较，指出热线的速度校准方法应根据测量时热线探针的实际安置情况而定     

轮式移动机械手的优化构形

为了揭示移动平台和机械手间的本质关系,可将移动机械手加以简化,采用等质量矩阵方法研究了轮式移动机械手的优化构形,得到了最大操作度方向与移动机械手构形间的关系,此关系为进一步研究移动机械手的协调方法打了一定基础。     

具有交互夹持力感觉的主从触感装置

面向血管显微外科手术，研究开发了一套具有交互夹持力感觉的主从触感装置．提出了主操作手的基本设计原则，并应用可操作性基本原理与方法进行机构构型综合，设计了主操作手的夹持力感觉装置；建立了主操作手的多体动力学模型，对运动过程中各关节动态特性进行仿真验证；基于夹持力的数学模型，分析了手指系统在不同模式下夹持力与运动关系．对整套系统进行性能测试与动物实验研究．实验结果表明：主操作手基于可操作性原理的综合构型具有较好的动力学特性，适合医生操作；手指的夹持力与两弹簧的弹力差成正比；该装置能够实现主从操作下的交互夹持力感觉．     

考虑离合器摩擦性能衰减的湿式DCT车辆起步控制研究

建立了考虑离合器摩擦系数变化及离合器性能衰减的湿式双离合变速器（dual clutch transmission,DCT）车辆起步过程动力学模型,以车辆起步过程冲击度、滑摩功和起步滑摩时间为优化目标,采用线性二次型最优控制方法获得了车辆起步过程离合器最优传递转矩。针对离合器摩擦系数变化及离合器性能衰减对车辆起步过程离合器压力控制的影响,提出了一种离合器压力非线性鲁棒控制策略,以实现对离合器最优传递转矩的跟踪。结果表明,所提出的非线性鲁棒控制策略能够在离合器摩擦系数变化的情况下实现对离合器最优传递转矩的有效跟踪,跟踪误差不大于0.02 N·m,且能够适应摩擦性能衰减导致不同寿命阶段摩擦系数的不同变化规律,与比例-积分-微分（proportion-integral-differential,PID）控制策略相比具有更精确的控制效果和更强的鲁棒性。     

动态无线充电系统功率波动抑制技术研究

设计了一种新型的双通道动态无线充电系统耦合机构,以解决动态无线充电系统在分段式发射导轨切换处的功率跌落问题。通过LCC-LCC型补偿拓扑,设计了两路能量传输通道,利用LCC-LCC补偿拓扑的恒流特性,推导了系统输出以及损耗与两通道耦合参数之间的关系,实现了较为稳定的功率传输,提升了系统的抗偏移特性以及抗跌落能力。最后对所提方法进行了仿真和实验,验证了双通道动态无线电能传输方案的可行性。     

基于任务的两协调机械手的关节轨迹优化

介绍了机器人协调控制和冗余度机器人的研究的一般方法,从工作椭球角度研究了两个协调机械手的关节轨迹优化．从任务出发,根据运动和力的需要,定出期望的可操作性椭球;把期望的椭球与两机械手实际可操作性椭球的相交体积作为性能指标,用零空间控制进行优化,利用冗余产生出满足终端运动要求的、优化的关节轨迹．为了对平面上两个３连杆机械手进行分析,为了比较,用零空间控制和伪逆控制分别进行关节轨迹规划．结果表明：用零空间控制时,两机械手实际可操作性椭球与期望的椭球相交体积变大、性能指标提高;用伪逆控制时,两机械手实际可操作性不能逼近期望的椭球．文中通过椭球把运动和力的控制结合起来,仿真实例证明了文中控制算法的有效性．     

A mutant of the motor protein kinesin that moves in both directions on microtubules

Molecular motors move directionally to either the plus or the minus end of microtubules or actin filaments. Kinesin moves towards microtubule plus ends, whereas the kinesin-related Ncd motor moves to the minus ends. The 'neck'--the region between the stalk and motor domain--is required for Ncd to move to microtubule minus ends, but the mechanism underlying directional motor movement is not understood. Here we show that a single amino-acid change in the Ncd neck causes the motor to reverse directions and move with wild-type velocities towards the plus or minus end; thus, the neck is functional but directionality is defective. Mutation of a motor-core residue that touches the neck residue in crystal structures also results in movement in both directions, indicating that directed movement to the minus end requires interactions of the neck and motor core. Low-density laser-trap assays show that a conformational change or working stroke of the Ncd motor is directional and biased towards the minus end, whereas that of the neck mutant occurs in either direction. We conclude that the directional bias of the working stroke is dependent on neck/motor core interactions. Absence of these interactions removes directional constraints and permits movement in either direction.