直接驱动机器人关节弹性稳定性分析

针对直接驱动机器人的特殊性，用Lagrangian方法推导了考虑关节弹性的直接驱动机器人动力学模型，导出了其奇异摄动形式，并在此基础上对解耦后的系统研究了其快系统在开环条件下的稳定性。     

一种由单片机构成的新型轴角/数字转换系统

在轴角/数字转换系统中,目前还大量采用多极旋转变压器作为轴角传感元件。本文介绍一种用8035单片机和IC蕊片进行轴角/数字转换的方法。这种方法能够直接输出轴角的二进制码,并含有纠错功能。经测量,用这种方法所构成的轴角/数字转换系统进行轴角/数字转换,其转换精度为±10角秒,单道转换时间小于50μs。     

一种混合驱动的上肢康复外骨骼机器人设计

针对现有上肢康复外骨骼机器人的驱动问题,设计一种混合驱动的上肢康复外骨骼机器人,肩关节由电机直接与关节相连驱动,肘关节与腕关节由电机与绳索配合驱动。按照人体上肢解剖学结构设计出外骨骼机器人的本体结构和基本属性,分析肘关节运动原理,进行绳驱动关节张力分析,运用D-H法建立机器人的运动学模型,分析正运动学,通过ADAMS软件对机器人进行动力学仿真,运用CUBSPL函数作为驱动得出各关节的力矩变化,为后面各个关节电机的选型提供依据。     

关节型机器人高承载轨迹规划方法

针对机器人在工作过程中存在关节载荷较大等问题，以饰面作业机器人（以下简称Hebut-KB机器人）为研究对象，提出一种面向大载荷施工作业环境下机器人驱动承载能力最优的轨迹规划方法。首先，对Hebut-KB机器人运动学及简化刚体动力学进行分析，使用多目标遗传算法（NSGA-II）求出在满足运动学与动力学约束条件下的多组优化解，然后建立起关节型机器人驱动承载能力的评价指标，最后通过驱动承载能力评价指标选取出潜在最优解。仿真和实验表明，使用驱动承载能力评价函数选取出的解可以达到综合最优效果，有效的提升了机器人的承载能力。     

浅析轴角编码

二－十进制循环码轴角编码器易与有十进制要求的模拟量轴匹配，码盘和读出机构投简单，但电路处理收复杂；格雷码轴角编码器占有完整的２￣ｎ码序列，并行传输较经济，码盘、读出机构、电路处理较容易，但无十进制输出特性；８４２１码轴角编码器译用电路简单，可向计算机直接输入，但结构相对复杂，转换不如前两种经济。     

微小步行爬壁机器人的电磁直接驱动方式

研究了利用两组电磁力交互作用,直接驱动微小步行爬壁机器人的方法,分析了单层驱动方式、双层驱动方式和差动式驱动方式的原理,并进行了三种驱动方式的对比实验,为微小步行爬壁机器人驱动装置的设计与研制奠定了基础。     

基于dSPACE并行处理平台的宏-微机器人控制系统

基于dSPACE并行处理平台研制了四自由度激光作业的宏=微机器人及其控制系统，系统结构开放，运行可靠、计算性能高，并且可以将实时控制与实时仿真相融合，实现了与MATLAB的无缝连接，宏机械手的关节位置测量采用30对级的多级旋转变压器，微机械手关节位置测量采用电容式位置传感器，通过PHS（peripheral high speed）总线接口采样关节位置，输出控制力矩，驱动电路采用双极性H桥型脉宽调制（PWM）功放，为了保证机器人运动的安全性，功放电路中设计了过流保护，电流以负反馈和电源连锁电路。     

基于VC++与PMAC的机器人控制软件的开发

以IPC+DSP作为六自由度工业机器人的控制器,设计了一种基于可编程多轴控制器PMAC(ProgrammableMulti-Axis Controller)的开放式机器人控制系统.采用Visual C++编制控制程序,将机器人系统中管理、控制功能的实现分为若干个模块,负责底层伺服驱动的函数利用PMAC运动语言编写,可直接调用.整个控制软件能完成数据及运动状态显示、伺服驱动、机器人路径规划及定位等任务.实践证明该机器人控制系统运行平稳.     

农用运输机器人动力设计及稳定性研究与试验

通过对农用智能运输平台的驱动单元进行运动稳定性分析，设计了一款适宜农用智能运输机器人，可以背负式承载物料进行搬运，也可以在尾部牵引拖车，进行牵引式运输。从机器人驱动电机选型，驱动轮安装板、底板和框架的有限元分析，试验对比等方面探究了驱动单元对机器人运动稳定性能的影响，结果表明，机器人运行平稳。     

高温气冷堆用控制棒位置指示器的可靠性设计

介绍了高温气冷堆用控制棒的位置测量原理和方法，提出了定传动比讷氏速两轴角位移检测量互补的可靠性措施，阐述了测量可靠性的宣评定方法。     

基于标记点测量方法的上肢日常活动测量研究

使用基于普通摄像机的多维摄像系统，实现了基于体表标记点测量方法的上肢关节运动分析。在建立上肢运动模型基础上利用重构得到的标记点的空间数据，获得空间运动参数，建立了关节坐标系，并提出关节转角的计算方法。对上肢的日常活动进行了分析与测量。     

室外竞技状态下运动员姿态摄像测量及应用

为解决竞技状态下运动员三维姿态现场测量的需求,利用非接触式摄像测量方法和为冬季体育运动项目量身打造的专用观测设备,采集了8名跳台滑雪运动员在训练过程中的原始数据.通过深度学习的改进方法识别与定位运动员关节点的三维信息,进而开展了运动员姿态测量与动作分析研究,获得了起跳阶段运动员的起跳速度对飞行距离的影响及主要关节夹角的变化规律.研究发现起跳速度是影响飞行距离的重要因素,同时获得了起跳到飞行初始阶段肢体角度的变化规律.该方法和设备可为各类体育项目的运动员姿态及器械运动参数测量提供新的手段,其所获得的观测结果可为教练员指导运动员技术动作提供精细化的数据支持.      

变风量空调系统传感器故障检测与诊断

在建立变风量空调系统仿真器的基础上，针对系统的温度、流量和压力传感器等进行故障的检测与诊断．提出基于主成分分析的方法，根据系统正常的历史运行数据建立数理统计模型，通过传感器实测数据与正常数据在故障子空间投影的比较，对传感器的故障进行在线检测；提出联合角度法通过比较新发故障向量与故障库中各经验故障向量在两个子空间投影的夹角，在线分离出故障源．结果表明，提出的主成分分析和联合角度的方法对于变风量空调系统传感器故障有较为准确和快速的检测和诊断效果．     

双驱动型单向弯曲柔性关节弯曲特性

针对气动柔性关节在低气压下弯曲角度受限的问题,采用两个人工肌肉作为动力源进行驱动,设计了一种新型气动柔性关节.该关节由两个人工肌肉并联而成,具有1个自由度,能实现较大的弯曲变形.给出了关节的结构功能和工作原理,基于力/力矩平衡原理分析关节的弯曲特性,搭建试验系统研究关节的弯曲角度.理论分析和试验结果表明:双驱动型单向弯曲关节在低气压下也能实现较大的弯曲角度,关节的弯曲角度与气压呈非线性关系,且随关节结构参数的改变而改变.     

基于深度学习的立定跳远视觉检测方法研究

针对现有立定跳远视觉检测方法中起跳和落地瞬间判断不够准确、落地瞬间脚部遮挡导致测距点缺失影响跳远测距精度的问题,提出一种基于深度学习的立定跳远视觉检测方法.首先提取测试者的人体骨骼关键点,利用跟踪微分器对膝关节角去噪,通过膝关节角的极大值点准确判断起跳和落地瞬间;然后通过YOLO v5目标检测和帧间差分法定位到测距点,采用卡尔曼滤波对测距点进行轨迹跟踪,预测落地瞬间缺失的测距点位置,将测距点的观测值和预测值进行卡尔曼滤波融合来提高测距点的定位精度;最后进行透视变换校正,根据测距点的融合值计算立定跳远距离.试验结果表明,该方法的立定跳远测量平均绝对误差为0.497cm,符合立定跳远测量1 cm精度的要求.     

考虑不同节理倾角和贯通率的类岩材料单轴压缩试验

为研究节理倾角与贯通率对类岩材料力学特性的影响,选用预制贯通节理类岩材料作为研究对象,对以节理倾角和贯通率为单一变量的两组砂浆试样进行单轴压缩试验。试验结果表明:节理倾角为0°时,随着节理贯通率的增大,试样的峰值强度、峰值应变以及弹性模量均不断减小;不同贯通率试样破坏时均呈现出整体张拉破坏的特征;节理贯通率相同时,随着节理倾角的增大,试样峰值强度呈现V字形变化趋势;试样峰值应变先减小后增大再减小,弹性模量先增大后减小再增大,二者呈现良好对应关系。通过对比节理贯通率和不同倾角对力学特性的影响,发现节理贯通率在试样强度、变形破坏过程中起主要影响作用。     

中巴公路陡崖块状危岩群体崩塌前兆特征

为把握中巴公路边常见的陡崖块状危岩群体特征,通过对原有的振动台进行适当的改装,开展了地震作用下陡崖块状危岩破坏模型试验研究,以模型试验重点研究陡崖块状危岩节理倾角、危岩块度、危岩群体高度及地震强度等因素对破坏的影响。结果表明:节理倾角越大,危岩体越不稳,90°特殊垂直节理倾角表现得非常脆弱不稳,崩塌一般发生在危岩体1/3高度之上,之下几乎不发生崩塌;节理倾倒角从90°减到70°时使群体破坏模式从群体崩塌转为群体滑动破坏模式,更像是岩质边坡滑动加滚动破坏。可见以上因素对该区域危岩体崩塌起决定性作用并且具有一定的规律性前兆。     

挠性接头角刚度静态测量方法研究

挠性接头角刚度的测量精度直接关系到陀螺仪的控制精度和灵敏度,但传统方法存在较多问题。根据挠性接头角刚度静态测量原理,基于不同的加载方式提出2种角刚度静态测量方法,即机械式加载角刚度测量和压电式加载角刚度测量。搭建以电动倾斜台为分度加载驱动的机械式挠性接头角刚度测量系统,进行挠性接头角刚度测试试验,得出挠性接头角刚度数值。针对机械式加载测量方法中测试结果不稳定的问题,设计利用压电促动器的静态加载机构,提出了一种利用压电促动器测量挠性接头角刚度的方法。使用ANSYS Workbench对压电加载机构位移输出进行仿真,位移输出满足挠性接头角刚度静态测试加载要求,验证了压电式静态测量方法理论的可行性。     

复杂节理面剪切强度和变形特征的数值分析

采用FLAC~(3D)软件建立三维节理试样模型,分析不同表面形态和边界条件对节理强度和变形特征的影响.研究结果表明:当节理而起伏角较小时,试样剪切强度与正应力之间符合Mohr-Coulomb线性关系,起伏角对内摩擦角的影响大于对黏结力的影响;随着起伏角的增大,剪切强度与正应力之间逐渐呈非线性关系特征;通过抛物线方程对其进行拟合,可得到较高的相关性,并且节理的破坏模式从滑移破坏转变为沿节理面滑移和锯齿压剪碎裂的复合破坏;峰值强度与残余强度之比随正应力的增大而逐渐减小,减小趋势符合指数规律,同时,试样的各向异性逐渐减弱,剪切刚度不断增大.     

一个由Mckibben肌肉驱动的类人关节

建立了一个类人的机器人关节,由两条对抗设置的Mckibben人工肌肉驱动. 简单介绍了Mckibben肌肉的力特性模型,推导了关节角度和Mckibben肌肉长度间的关系,从力学角度讨论了最大可能旋转角度,分析了Mckibben肌肉与关节的连接位置及关节结构参数对关节旋转角度的影响,并把类人关节和人类关节进行了比较. 结果表明,Mckibben肌肉的收缩率和关节结构参数对关节旋转角有较大影响,关节内侧的Mckibben肌肉与关节的适中连接位置可使关节角达到极大值.