检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2010年第17期46卷 22-28页

作者：陈维山夏丹刘军考韩路辉哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

对仿鱼机器人推进而言,实现一个预定的游动速度可能存在多种运动方式,其中效率最高的运动方式只有一种。对实现预定游速的仿鱼机器人获得最佳效率进行运动规划研究。运用数值模拟方法,获得仿鱼机器人的稳态游动速度,揭示其稳态速度、功... 详细信息

对仿鱼机器人推进而言,实现一个预定的游动速度可能存在多种运动方式,其中效率最高的运动方式只有一种。对实现预定游速的仿鱼机器人获得最佳效率进行运动规划研究。运用数值模拟方法,获得仿鱼机器人的稳态游动速度,揭示其稳态速度、功率消耗和推进效率与不同运动方式之间的内在规律;进一步以获得最佳效率为目标函数,以实现预定游速为约束条件,以摆动频率f和尾部最大摆幅Amax定义的运动空间为设计变量,对仿鱼机器人进行运动规划研究。结果表明,低f和高Amax的运动方式可以在实现预定游速的同时,获得最佳的推进效率。以实现预定游速2m·s–1为例,低f和高Amax的运动方式其推进效率较高f和低Amax提高了37.7%,二者的三维流场结构清晰地反映了这一规律。研究结果对于获得仿鱼机器人实现预定游速的高效运动规律,揭示稳态游动机理,设计仿鱼机器人的推进动作具有重要意义。

关键词：仿鱼机器人运动规划预定游速最佳效率流场结构

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基于钢丝传动的腹腔微创手术机器人手术器械的设计和实现

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高技术通讯 2011年第10期21卷 1062-1067页

作者：付宜利冯美潘博朴明波王树国哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

为了提高腹腔微创手术机器人操作的灵活性，设计并研制了一种新型的腹腔微创手术器械，用于代替医生完成对组织或器官的夹持、缝合和提取等手术操作。应用Pro／E三维建模并导入Recurdyn进行了结构性能的仿真分析，采用D．H法对手术器械... 详细信息

为了提高腹腔微创手术机器人操作的灵活性，设计并研制了一种新型的腹腔微创手术器械，用于代替医生完成对组织或器官的夹持、缝合和提取等手术操作。应用Pro／E三维建模并导入Recurdyn进行了结构性能的仿真分析，采用D．H法对手术器械以及夹持手术器械的末端执行机械手进行运动学分析，结合手术器械和Force Dimension Omega主手的运动学特点给出了控制规律，并进行了样机实验。实验结果表明所设计的手术器械可以很好地实现四自由度运动，并能够完成腹腔微创手术所需的各种手术操作。

关键词：微创手术机器人手术器械结构设计

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考虑摩擦特性的机器人柔性关节鲁棒控制器设计

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吉林大学学报（工学版） 2015年第6期45卷 1906-1912页

作者：陈健葛连正李瑞峰哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

针对非线性摩擦特性对柔性关节机器人控制性能的影响,提出了采用H∞鲁棒原理设计控制器的方法。采用描述函数方法在频域分析非线性摩擦的描述函数,将非线性摩擦因素表达为相对于名义模型的逆加性不确定性。依据控制性能要求选取合理的... 详细信息

针对非线性摩擦特性对柔性关节机器人控制性能的影响,提出了采用H∞鲁棒原理设计控制器的方法。采用描述函数方法在频域分析非线性摩擦的描述函数,将非线性摩擦因素表达为相对于名义模型的逆加性不确定性。依据控制性能要求选取合理的控制量、噪声抑制和跟踪误差加权函数,将其转换为LMI最优问题进行求解。时域仿真结果表明:所设计控制器不仅具有鲁棒性能,并且具有快速、准确地跟踪轨迹指令的能力以及抑制干扰的作用。

关键词：机械制造自动化柔性关节机器人非线性摩擦描述函数法鲁棒控制

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考虑足地作用的足式机器人环境表征与路径规划

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机械工程学报 2020年第23期56卷 21-33页

作者：徐鹏丁亮高海波周如意李楠邓宗全哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

足式机器人在行走过程中,足端与地面之间的相互作用影响机器人的地面通过情况。足地作用与地表的几何形状和地面的物理特性息息相关,因此仅基于几何特性地图进行路径规划难以满足野外环境下规避松软沙土等非几何危险的需求。针对该问题... 详细信息

足式机器人在行走过程中,足端与地面之间的相互作用影响机器人的地面通过情况。足地作用与地表的几何形状和地面的物理特性息息相关,因此仅基于几何特性地图进行路径规划难以满足野外环境下规避松软沙土等非几何危险的需求。针对该问题,考虑足地作用力学提出包含几何与物理特性的环境模型进行足式机器人路径规划。通过简化和统一软硬地面下的足地作用模型,提出表征地面法向松软特性和切向摩擦特性的参数化指标,结合几何特性构建更全面的环境模型。综合考虑影响机器人通过性的地面几何与物理特征,重构路径规划的优化目标,通过图搜索算法实现最优路径规划。以六足机器人Elspider为对象进行仿真和试验,验证了所提出的方法能够有效规避非几何危险,实现了更安全、通过性更强的路径规划。

关键词：环境表征物理特征足式机器人路径规划

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空间含铰可展桁架结构的非线性动力学建模与分析

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西安交通大学学报 2013年第11期47卷 113-119,126页

作者：张静郭宏伟刘荣强邓宗全哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

综合考虑间隙、非线性刚度、摩擦及碰撞阻尼,建立了铰链等效模型,并基于该等效模型建立了含铰可展桁架结构动力学模型。根据铰链的变拓扑结构特点,提出了适用于解决时变非线性动力学问题的附加力方法,对多自由度平面和空间可展桁架进行... 详细信息

综合考虑间隙、非线性刚度、摩擦及碰撞阻尼,建立了铰链等效模型,并基于该等效模型建立了含铰可展桁架结构动力学模型。根据铰链的变拓扑结构特点,提出了适用于解决时变非线性动力学问题的附加力方法,对多自由度平面和空间可展桁架进行了动力学仿真,得到了可展桁架的动力学响应。通过设置不同铰链参数和外部激振条件,分析了不同间隙、激振力、摩擦力对含铰可展桁架频率和幅值的影响,结果表明:间隙和激振力增大可导致桁架固有频率降低,响应幅值增大;摩擦力增大可提高桁架的固有频率。多单元桁架伸展臂的动力学试验结果验证了文中建立的含铰可展桁架动力学模型的正确性。

关键词：可展桁架结构间隙铰非线性动力学建模

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面向轮毂磨抛的手腕偏置机器人运动学快速求解方法

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机械工程学报 2022年第14期58卷 126-136页

作者：刘志恒赵立军李瑞峰葛连正夏毅朱奎哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150000

为了提高轮毂加工的质量和效率,设计并研制手腕偏置的磨抛机器人,该手腕机构关节5可实现360°旋转、提高了末端灵活性。但机器人不满足Pieper准则,逆运动学方程复杂、高度非线性、耦合性强,有效准确地求解逆运动学困难。为解决这一... 详细信息

为了提高轮毂加工的质量和效率,设计并研制手腕偏置的磨抛机器人,该手腕机构关节5可实现360°旋转、提高了末端灵活性。但机器人不满足Pieper准则,逆运动学方程复杂、高度非线性、耦合性强,有效准确地求解逆运动学困难。为解决这一问题,提出了一种逆运动学快速求解方法,该方法构建了新型的非线性方程,将传统的六个关节角度求解简化为三个关节角度求解。基于该方程,提出了由粗到精的两步法求解逆运动学,第一步估算多组关节角度初始值,基于当前关节角度选取初始值,可避免局部最优问题,提高求解稳定性;第二步根据初始值精确求解所有关节角度值,并对4、6轴共线时的多组解问题,给出了机器人特殊状态的解析解。仿真试验从精度、效率、多组解等指标验证了逆运动学算法满足轮毂磨抛加工要求,并在轮辐加工路径中进一步证明了其有效性。

关键词：磨抛机器人手腕偏置逆运动学轮毂加工非线性方程

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基于气动肌腱驱动的拮抗式仿生关节设计与控制

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机械工程学报 2012年第17期48卷 1-9页

作者：于海涛郭伟谭宏伟李满天蔡鹤皋哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

关节是仿生机器人机械系统的基本组成元素。在面向环境交互的仿生机器人系统中,关节的质量、体积以及功/重比直接影响系统的工作性能。与传统的电气、液压驱动方式相比,采用气动肌腱的驱动方式具有质量小、体积小和高功/重比等优势,具... 详细信息

关节是仿生机器人机械系统的基本组成元素。在面向环境交互的仿生机器人系统中,关节的质量、体积以及功/重比直接影响系统的工作性能。与传统的电气、液压驱动方式相比,采用气动肌腱的驱动方式具有质量小、体积小和高功/重比等优势,具有广阔的应用前景。从功能仿生角度出发,在分析人体肘关节骨骼结构特点和肌肉发力方式的基础上,设计一种基于气动肌腱驱动的拮抗式仿生关节。建立单根肌腱的数学模型,通过搭建气动肌腱工作特性试验平台对肌腱进行性能测试,采用最小二乘法对模型参数进行辨识。针对拮抗式仿生关节的构型进行运动学和动力学分析,提出基于肌腱模型的偏置输入气压控制方法,设计基于关节估计阻尼的扰动观测器对名义模型进行补偿,通过数值仿真对控制方法进行有效性验证。建立仿生关节运动控制试验系统,通过单关节轨迹跟踪试验验证了肌腱理论模型的正确性及控制策略的有效性。

关键词：仿生关节气动肌腱运动控制扰动观测器

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MR图像中髋关节软骨厚度的测量及校正

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天津大学学报 2010年第2期43卷 161-167页

作者：曹宇赵杰哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

为了准确诊断和治疗骨关节病,需要准确掌握关节软骨的厚度.核磁共振成像(MRI)技术为关节软骨的厚度测量提供了一种无辐射、非侵入的有效方法.针对MR射影切片成像的特点,提出了一种基于MR图像的髋关节软骨厚度的测量和校正方法.首先,通... 详细信息

为了准确诊断和治疗骨关节病,需要准确掌握关节软骨的厚度.核磁共振成像(MRI)技术为关节软骨的厚度测量提供了一种无辐射、非侵入的有效方法.针对MR射影切片成像的特点,提出了一种基于MR图像的髋关节软骨厚度的测量和校正方法.首先,通过数学模型的论证,将结合高斯二阶微分的零交叉法应用于MR摄影平面中的软骨厚度测量,得出MR摄影平面上薄面体法线方向的软骨测量厚度τ0;在此基础上,提出一种校正算法,针对软骨曲面形状引起的过测量问题对测量厚度误差加以校正,得到校正后的软骨厚度τ.采用人体髋关节标本进行了MR射影和解剖实验,对比了校正的测量厚度和解剖学测量值,实验结果验证了本文方法的有效性.

关键词：厚度测量误差校正核磁共振成像软骨

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双层环形可展开天线机构设计与力学分析

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哈尔滨工业大学学报 2017年第1期49卷 14-20页

作者：史创郭宏伟刘荣强邓宗全机器人技术与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150001

为解决超大口径可展开天线机构的轻量化、高刚度设计问题,提出一种由弹性铰链驱动的双层环形可展开天线机构.建立天线结构的静力学分析模型,得出结构中杆件与拉索的相互影响关系,推导出对角拉索预紧力的取值范围.基于建立的双层环形可... 详细信息

为解决超大口径可展开天线机构的轻量化、高刚度设计问题,提出一种由弹性铰链驱动的双层环形可展开天线机构.建立天线结构的静力学分析模型,得出结构中杆件与拉索的相互影响关系,推导出对角拉索预紧力的取值范围.基于建立的双层环形可展开天线结构动力学分析模型,对比分析前6阶振动频率及其相应的模态振型,与无拉索相比,通过对角斜拉索刚化可以将结构刚度提高1.2倍.分析结构参数对结构振动频率的影响规律,基于振动频率影响因素的灵敏度分析,得出增加双层环形可展开天线机构中的横杆截面面积和斜拉索的截面积,减小纵杆截面面积是提高双层天线结构振动频率的有效措施.

关键词：双层环形桁架可展开天线静力学动力学模态分析

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一种新型球副机构的设计及分析

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宇航学报 2021年第5期42卷 562-571页

作者：李传扬唐德威闫辉垠郭宏伟刘荣强李兵哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

提出一种新型球副机构,即1S机构。该机构由两个转动副和一个等效转动副组成,其运动功能等效为球副。1S机构可通过其变种构型增强刚度和增大运动角度。同时,以1S机构为基础,可构建N-S复合球副机构;与其他运动副进行复合,如移动副、额外... 详细信息

提出一种新型球副机构,即1S机构。该机构由两个转动副和一个等效转动副组成,其运动功能等效为球副。1S机构可通过其变种构型增强刚度和增大运动角度。同时,以1S机构为基础,可构建N-S复合球副机构;与其他运动副进行复合,如移动副、额外的转动副等,可构建X-S机构。在复合铰链中,所有的运动副:(a)均具备相对独立的运动,(b)运动轴线均相交于一点,(c)理论上可包含无数个球副。为验证1S机构的刚度和运动精度,文中建立了其刚度模型、运动学模型、考虑刚度影响的修正的运动学模型以及运动精度模型。通过数值案例分析及仿真验证,表明该球副机构具备足够的刚度和运动精度。新型球副机构的应用之一则是用于3-R(SRS)RP多环机构中的SRS复合铰链,该铰链是基于X-S机构设计且具备7个自由度的运动链,使多环机构可以实现其运动功能。

关键词：球副机构复合铰链刚度模型运动精度 3-R(SRS)RP多环机构

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