外骨骼机器人类型与关键技术分析

随着科技水平的不断进步,各技术行业都得到了迅速发展。在此背景下,人们希望设计出一种辅助人体动作,以达到提升人体运动能力或帮助人体肢体进行康复的机械装置,因此,外骨骼机器人应运而生。外骨骼机器人是一种可穿戴的智能化机械装置,应用人机工程学、仿生学等相关知识将人与机器人结合在一起,实现人与机器人的优势互补,拥有巨大的发展潜力。本文首先介绍了外骨骼机器人的类型,然后从外骨骼机器人构型、驱动技术、控制技术等方面入手,介绍了外骨骼机器人关键技术,最后在此基础之上,展望未来外骨骼机器人的发展趋势。     

外骨骼搬运系统下肢机械结构设计

外骨骼搬运系统下肢机械是一种助力外骨骼装置,其可应用于快递和医疗技术领域。该系统通过能源装置提供外动力,与机械传动系统及控制测试系统一起辅助穿戴者完成搬运过程中的各项动作,能够节省使用者体力,并能提供额外的助力。本文就下肢机械结构设计思路进行详细的论述,并用Solidworks?Simu-lation软件进行有限元分析,以确定外骨骼系统在制造完成后各部分能满足设计要求。     

人机协调运动控制方法研究现状与关键技术分析

人机协调运动控制方式是指实现与人动作相协调的机器人动作控制方式。在日常生活中,人与人合作搬运是比较常见的,但是人的机械强度有限,无法完成超过极限的负载搬运。因此,为了充分发挥人与机器人的优势,提出人机合作助力方式,延伸到外骨骼系统,它们有一个共同的特点就是人与机器人在运动过程中一直处于接触状态。人机协调运动控制方法主要包括负荷分配控制、阻抗控制、直接力控制、智能控制等。     

袋装物品搬运码垛机器人末端执行器的虚拟开发

针对袋装物品的尺寸和规格以及码垛过程中的运动特性,提出并设计了一种新型的码垛机器人的末端执行器,该方案采用气压驱动,引入四杆机构"自锁"提高机构运行的可靠性,并在Pro_E平台进行虚拟建模、在adams平台对该机构进行力学运动学仿真,最终结果表明了该机构可以在要求下简单、可靠的完成搬运码垛的规定动作.     

基于力矩变换的PAA型欠驱动机器人鲁棒镇定控制

针对在第2 关节和第3 关节仅有两个驱动器的PAA（passive-active-active）型欠驱动三连杆机器人,提出一种基于力矩变换的鲁棒镇定控制方法. 首先对第3 关节的控制输入引入一种与第2 关节控制输入和机器人状态相关的力矩变换,以消除第3 关节控制输入对系统的影响,将机器人动力学方程化为更简单的形式,然后基于能量进行摇起控制设计. 在平衡区,将机器人第1 连杆和第2 连杆的角速度看成一种不确定性,得到机器人在不稳定平衡点附近的不确定模型;然后基于线性矩阵不等式推导鲁棒镇定状态反馈控制律,达到较大范围的平衡控制. 仿真结果表明,该控制方法具有稳定时间短和控制力矩小等优点.     

基于神经网络滑模控制器的 外骨骼机器人力矩控制器设计

液压伺服系统能够有效地搬移托举重载负荷,因此广泛地应用于外骨骼机器人驱动系统中液压伺服系统存在非线性、参数时变性和强干扰性等特点,常规PID控制算法很难满足控制系统快速性和控制精度的要求为实现液压伺服系统的优化控制,该文将神经网络滑模控制器引入到液压伺服系统的优化控制中,建立液压伺服系统的数学模型,采用Matlab软件进行液压伺服系统的控制仿真结果表明,神经网络滑模控制器的控制性能优于PID控制器,显著提高了系统的响应速度,能够满足系统响应速度、控制精度及液压伺服系统的控制要求,具有较强的鲁棒性     

创新驱动发展的SWOT分析与战略选择——以河南省实施创新驱动发展为例

本文通过SWOT分析法,分析影响河南省创新驱动发展的四类关键因素即优势(S)、劣势(W)、机遇(O)和威胁(T),并构建河南省创新驱动发展的SWOT矩阵,从而提出河南省创新驱动发展的SO战略、WO战略、ST战略、WT战略。     

高性能欠驱动水面机器人的有限时间跟踪控制

针对一类非完全对称的高性能欠驱动水面机器人系统,提出一种有限时间收敛的跟踪控制器.利用全局微分同胚变换得到非线性级联系统的形式,将原系统的跟踪控制问题转化为非线性级联系统的控制问题.基于有限时间Lyapunov理论,设计一种有限时间控制器,获得了较高的响应特性和跟踪精度.通过理论分析和仿真实验说明了该方法的有效性和可行性.     

我国在多个磁驱动软体微型机器人的独立控制研究中取得进展

近日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所智能仿生中心团队在微型机器人研究中取得进展,针对相同磁场下多个磁驱动软体微型机器人接收相同磁场而难以独立控制的问题,团队提出一种完全解耦的多磁驱动软体微型机器人独立控制策略,首次实现4个磁性软体微型机器人的独立位置控制和3个磁性软体微型机器人的独立路径跟随控制.     

企业自主创新驱动及其运营模式探讨

企业自主创新的推动因素很多,技术、市场、竞争等都可能推动企业实施自主创新,推动因素不同,企业自主创新的发展路径不同,创新的运营模式也不同。本文主要探讨了四种创新驱动及其运营模式,总结了每种模式的特点与不足,最后指出持续竞争战略导向下的自主创新是企业自主创新的取向。     

通信电子线路课程教学研究与探讨

针对通信电子线路课程的教学目标、教学特点,对课程的教学方式方法进行了研究与探讨.在授课内容上进行功能划分、适当重组,增强课程的系统性,理论教学上采用问题情景式与任务驱动的方式激发学生学习的自主性,并提出了"跨课融合式"的实验教学新方式,在有限的实验课时中达到多种技能的培养和综合能力的锻炼.     

柔性生产线机器人组装单元设计研究

在科学技术创新发展的驱动下,柔性生产线已经成为企业实现可持续发展的重要手段.柔性生产线属于多单元组合系统,由供料单元、加工单元、输送单元、组装单元等多模块构成.本文从设计需求、基础结构、工作原理、机器人结构、机器人运动控制等方面入手,就柔性生产线机器人组装单元设计进行了简要分析,以推动机器人在柔性生产线中的运用,保证柔...     

提升电介质物理课程教学生动性的探索与实践

针对电介质物理课程多学科交叉性以及理论性强的特点,提出在授课过程中运用多种教学方法相结合的教学设计思想.即采用类比法并延伸类比前后照应的方式组织教学内容,通过与教学内容相融合的方式维护课堂秩序,借助任务驱动法鼓励学生深入思考,通过角色扮演模拟物理过程等.实践证明,这一改革措施提升了课堂教学生动性,学生的学习热情高涨,教学效果良好.     

超声电机驱动多关节机器人位置精确控制

该文结合超声电机的运行特点,提出了一种新颖的速度——位置联合反馈控制方式,并在直接驱动的三关节机器人上加以实现。实践证明,位置反馈控制可以获得较高的位置精度,但超声电机的速度变化会显得剧烈,从而导致机器人发生颤振;速度反馈控制可以保证机器人运行平稳,但不能获得好的位置精度。采用所提出的控制方式后,不仅可以获得高的位置精度,而且可以保证机器人平稳运行。     

基于IR2113的静电高压直流电源电路设计

利用IR2113器件设计半桥驱动静电除尘高压电源,电路结构简洁、性能可靠;输出级采取无电感形式的电压输出叠加方式,特别适用于静电除尘场合吸尘电极肥大的工况使用.     

长距离带式输送机驱动控制系统分析

通过对长距离、大功率带式输送机驱动控制系统的分析,得出变频器驱动方式不仅在带式输送机起动方面有优良的性能,在运行方面也能满足输送机频繁重载起制动、频繁切换工况、小流量输料等生产特点,而且高效节能。     

四足机器人结构设计及步态仿真研究

【目的】为提高四足机器人在复杂地面行走时的稳定性,对四足机器人结构进行设计,并对其步态进行仿真。【方法】基于哺乳动物的腿部结构,在SOLIDWORKS软件中构建四足机器人的三维模型,使用D-H模型法构建出腿部结构的运动学模型,通过运动学分析,得到四足机器人的足端运动轨迹图,并以Walk步态在V-REP仿真软件中进行仿真分析。【结果】本研究设计出一种结构简单、具有十二自由度的四足机器人。【结论】仿真结果证明,该机器人的机构设计有效,能实现稳步行走。本研究的研究成果为该类机器人的设计提供依据。     

双模态超声波电机小波驱动的测量与控制

针对双模态USM在微纳米测控领域中的应用特点,设计单一的小波驱动模式代替现有的组合驱动模式.一个小波驱动波由8个39.6 kHz的正弦电压驱动波组成,其最高触发频率为5 kHz.小波驱动模式实现了双模态USM步距可调的步进控制功能.在定位控制应用中,选用栅距为20 μm的光栅作为位置反馈传感器,采用作者研制的互补函数快速细分算法作为光栅纳米位移测量工具.在测量与驱动顺序控制条件下,双模态USM的最大驱动步距为2 μm,工作台的最高驱动速度为10 mm/s.试验表明,选择适当的小波驱动参数,工作台可以获得纳米量级的驱动分辨率和定位精度.     

一种可穿戴式外骨骼康复机械手结构设计

针对脑卒中患者以及存在上肢行动障碍的人群,设计一种可穿戴式外骨骼机械手.它是一种外骨骼辅助运动装置,穿戴在患者上肢的外部,模仿人体上肢运动特点,对患者起到辅助运动作用.该产品大小臂长短可通过调节板调节以适应手臂长短不同的患者,结构上可对向折叠,易于携带和收纳.此设备解决了康复设备不能满足患者需求的问题,对患者普适性强、性价比高,减少家庭、社会、医疗的经济投入,减轻经济负担.推动此项技术发展,为外骨骼康复技术进步做积累.     

圆筒型永磁同步直线电机大行程无过冲纳米定位驱动

为减少圆筒型永磁同步直线电机(TPMSLM)在直接驱动方式下的电磁扰动对纳米定位的影响,研究 了TPMSLM定子与动子偏心安装的驱动模式,用于改变TPMSLM内部空间磁场分布,使包含电磁扰动的轴向电 磁推力得到有效衰减,同时产生包含电磁扰动的径向电磁力,当两者与导轨摩擦阻尼共同作用时,可实现对电磁扰 动的有效吸收. 针对TPMSLM定位过冲,研究了变系数PI控制算法,用于实时改变系统的动静态驱动特性,达到 对大行程驱动和纳米定位驱动的最佳控制. 实验表明,TPMSLM偏心驱动模式及变系数PI控制算法能较好地满足 大行程无过冲定位驱动和稳态定位波动小于10 nm的要求.