基于PSO的气动人工肌肉驱动关节优化的研究

提出在气动人工肌肉驱动的关节系统中,存在一个最优关节设计,包括关节半径、肌肉附着点最优位置等,使得对同一系统输出转矩达到最优.通过分析气动人工肌肉静态特性模型,推导出关节静特性模型.改变气动人工肌肉的状态参数进行仿真,得到关节半径变化、肌肉附着点变化与关节输出转矩、收缩量之间的关系,并利用PSO计算出最优关节半径与肌肉附着点最优位置.此分析方法与结果对气动肌肉驱动的仿生手臂的结构设计起到有效的指导作用.     

关于PMA驱动的手指关节半径优化问题的研究

提出在气动人工肌肉驱动的关节系统中存在一个最优关节半径,使得对同一系统输出转矩达到最大. 通过分析气动人工肌肉静态特性模型,推导出关节静特性模型. 改变气动人工肌肉的结构参数或状态参数进行仿真,得到关节半径变化与关节输出转矩之间的关系,并计算出最优关节半径. 关节转角越大,最优关节半径越小;肌肉越长,最优关节半径越大,肌肉的直径对最优关节半径影响不明显. 该分析方法与结果对气动肌肉驱动的灵巧手的结构设计起到有效的指导作用.     

气动人工肌肉动静态性能模型分析研究

气动人工肌肉性能模型对气动关节运行的准确性和稳定性起到关键作用,该研究通过对气动人工肌肉的相关研究内容进行了整理和分析,总结了国内外相关机构的研究成果,根据气动人工肌肉的结构特点,分析了其静态特性模型和动态特性模型的建立方法,模型的建立有利于更好的建立精确运动的气动人工关节及消除残余振荡研究有指导作用.     

气动人工肌肉与标准气缸的力特性比较

为了精确地描述气动人工肌肉的力特性，建立了一个基于弹性力学的新型串联模型，并结合实验评估系统的实验结果对它进行进一步的补偿．气动人工肌肉和气缸在模型和实验数据方面的比较结果表明，气缸模型虽然简单，但爬行现象严重；气动人工肌肉的模型复杂，却无爬行现象，为气动人工肌肉在工业中的应用提供了设计依据．     

类人气动肌肉模型与实验研究

在理论分析和实验的基础上，建立了人工气动肌肉的数学模型．该模型中考虑了橡胶管弹性、类人气动肌肉壁厚、人工肌肉末端弧度、编织网线之间以及编织网和橡胶管之间的摩擦力对气动肌肉驱动特性的影响．设计实验系统对人工气动肌肉进行了等压实验、负载拉力恒定实验和等长实验，实验结果与改进后的模型仿真结果吻合较好．     

水压人工肌肉的压力控制与静态特性试验

水压人工肌肉与气动人工肌肉因介质压缩性差异,驱动控制过程和特性不同.为了实现对新研制的高强度水压人工肌肉的驱动控制并分析其静态特性,提出了新的水压人工肌肉压力控制回路,建立了测试试验系统.压力控制回路调压试验表明,在水液压比例节流阀10% ～ 90%输入范围内,水压人工肌肉驱动压力可实现较大范围的线性调节;静态试验结果表明,水压人工肌肉收缩量、驱动压力和输出力满足理论关系式.所研制的水压人工肌肉能够承受4 MPa的内部水压力和14 kN的负载拉力,通过静态特性试验及与现有静态模型比较分析,获取了模型参数,为水压人工肌肉机械关节的驱动与控制提供了条件.      

气动人工肌肉系统控制性能的实验研究

采用变结构控制对单根气动人工肌肉系统进行了实验研究，分析了气动人工肌肉系统的控制特性。实验结果表明气动人工肌肉系统是强非线性、低刚度的控制系统。简单的变结构控制算法不能够实现单根气动人工肌肉较大范围和伸缩过程的控制要求。应根据控制需要，将变结构控制与智能控制方法相结合，以实现系统鲁棒性和高精度控制。为气动人工肌肉系统控制策略进一步的研究奠定了基础。     

气动人工肌肉驱动关节PID位置控制

气动人工肌肉是一种由气压驱动的收缩型气动执行器,由气动人工肌肉驱动的人工关节具有重量轻、柔顺性好等特点.由于人工肌肉存在着明显的非线性、滞环大等缺点,对其位置控制有一定的难度,必须采取适当的控制策略才能得到较高的控制精度.本文介绍了一种以人工肌肉驱动关节为控制对象的位置控制系统,通过PID控制算法实现位置闭环控制.实验结果验证了控制策略的有效性,为气动人工肌肉驱动关节的应用打下基础.     

基于气动人工肌肉力反馈数据手套的柔性物体力觉再现

为了模拟抓取虚拟环境中柔性物体的力觉感知,该文对以气动人工肌肉作为驱动器的外骨架力反馈数据手套进行了研究.利用气动人工肌肉的等压特性,建立了柔性物体模拟的数学模型,通过改变气动人工肌肉的充气压力改变其刚度系数,实现对不同柔性物体的模拟.实验结果表明:在相同的手指弯曲角度下,手指的受力随着气动人工肌肉充气压力的增大而增大,因而能够模拟抓取虚拟环境中柔性物体的力觉感知.     

基于分组数据处理神经网络气动人工肌肉迟滞特性

气动人工肌肉的动态特性中存在着非常复杂的迟滞现象.目前对其迟滞特性的研究很不充分,甚至对其输入空间都难以确定.为此,建立了单自由度气动人工肌肉实验平台,利用分组数据处理神经网络独特的自组织特性,运用数据挖掘技术探索气动人工肌肉迟滞特性的输入空间.将自适应模糊小脑模型神经网络引入滑模控制,基于已确定的输入空间,在每个采样周期逼近迟滞力不断变化的动态值,在线实时补偿迟滞力的影响.实验结果验证了输入空间选取的合理性和有效性.
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微型齿榫纵向接合的初步试验

<正> 一、前 言 微型齿榫接合通常是指齿榫长4-15毫米、齿尖厚0.2-0.4毫米、齿距2.5-4毫米的齿榫接合,原理与一股齿榫(大齿)接合相同。微型齿榫由于齿长缩短, 具有一系列优点:(1)可以节约木材、胶料、刀具材料,减少切削齿榫时的动力消耗;(2)缩小对接部分,得到高于一般齿榫(大齿)的接合效率;(3)适用范围大,适用于大断面材、小断面材以及纵向接长和角度接合;(4)由于齿数多,故可用较高端向压力接合,减小胶合误差,同时不易产生一般齿榫接合时易发生的齿根部分开裂现象;(5)微型齿榫啮合时,机械接合力大,有利于胶合等工序的操作。     

Trajectory tracking control of the bionic joint of the musculoskeletal leg mechanism

Pneumatic artificial muscles ( PAMs) have properties similar to biological muscles, which are widely used in robotics as actuators.It is difficult to achieve high-precision position control for robot-ics system driven by PAMs.A 3-DOF musculoskeletal bionic leg mechanism is presented, which is driven by PAMs for quadruped robots.PAM is used to simulate the compliance of biological muscle. The kinematics of the leg swing is derived, and the foot desired trajectory is planned as the sinusoid-al functions.The swing experiments of the musculoskeletal leg mechanism are conducted to analyse the extension and flexion of joints.A proportional integral derivative ( PID) algorithm is presented for controlling the flexion/extension of the joint.The trajectory tracking results of joints and the PAM gas pressure are obtained.Experimental results show that the developed leg mechanism exhibits good biological properties.     

直线滚动导轨结合面参数对数控机床动态特性的影响

对某机床厂CKS6116卧式数控机床导轨结合面的静、动刚度与阻尼等参数特性进行了研究.首先利用静、动态特性实验得出机床的各项动态参数,然后用ANSYS有限元分析软件模拟和显示机床在考虑导轨结合面参数条件下的各阶模态下的振型和固有频率.最后对整个机床进行激振试验,验证了仿真参数的准确性.说明直线滚动导轨结合面的静、动刚度与阻尼对机床的动态特性具有很大的影响.     

基于改进卷积神经网络的航空发动机剩余寿命预测

完成了不同拧紧力矩下复合材料层合板与金属板单钉连接拉伸静强度实验。建立了三维有限元模型,对层合板失效过程进行了分析。基于实验数据调整了层合板初始刚度,对数值模型进行了修正。修正后数值计算模型的连接强度与实验数据基本吻合。由分析可知,拉伸实验曲线达到强度极限前呈现近似双线性特征,斜率突变处发生了载荷衰减波动。试件接触面经历了初始静摩擦-瞬时动摩擦-静摩擦平衡的动态过程。M6螺栓拧紧力矩为8 N·m时,静载拉伸强度最大。连接强度的试验值与计算值误差均在6.7%以内。合适的拧紧力矩可获得最佳的连接强度,拧紧力矩过大会导致连接强度降低。     

混合动力系统控制网络的逆向分析与测试方法

针对未知车用混合动力系统的控制网络提出了逆向分析与测试的实验方法.提出了一种对比回归的思路,结合实车道路实验和台架实验的数据,分析得出实用有效的控制协议;以该协议为基础,采用虚拟仪器技术设计了快速原型控制器,通过台架实验完成了系统中各部件的性能测试;在整个台架实验过程中均用到了残余总线法.以国外某型号客车用并联混合动力系统为目标进行了验证,快速原型在系统控制中的有效应用证明了协议分析的正确性以及所提出的逆向分析与测试方法的适用性;同时采用残余总线法实现了部件的在系统测试.     

CFST柱—RC环扁梁节点性能试验

进行了钢管混凝土（CFST）柱-钢筋混凝土（RC）环扁梁节点的静载和低周反复荷载试验,分析了节点的破坏形态、延性、耗能能力等性能。试验结果表明,钢管混凝土核心区未发生屈服破坏情况;对于静载,塑性铰产生于扁梁和环扁梁交界处,对于低周反复荷载,塑性铰产生于环扁梁上;环扁梁与钢管混凝土柱间未发现明显滑移现象。节点连接可靠,具有较好的延性以及耗能能力,能够满足延性抗震设计要求。     

200K/40W自由活塞斯特林制冷机的实验研究

针对温度为200 K低温冰箱,研制了一台大冷量自由活塞斯特林制冷机.实验测试了充气压力和制冷温度对压缩机共振频率的影响;研究了膨胀机固有频率和运行频率对位移相位差的影响关系;采用多点热负荷静态复温法测试了制冷机的静态冷损,证明了氦气和丝网导热对静态冷损影响极小.该样机在200 K时最大制冷量可达40 W(250 W输入).     

200 K/40 W自由活塞斯特林制冷机的实验研究

针对温度为200 K低温冰箱,研制了一台大冷量自由活塞斯特林制冷机.实验测试了充气压力和制冷温度对压缩机共振频率的影响;研究了膨胀机固有频率和运行频率对位移相位差的影响关系;采用多点热负荷静态复温法测试了制冷机的静态冷损,证明了氦气和丝网导热对静态冷损影响极小.该样机在200 K时最大制冷量可达40 W(250 W输入).     

基于动力学仿真的后桥壳改进设计算

某越野车后桥改型后进行台架试验,其桥壳发生了断裂.为了解决此问题,应用ADAMS仿真软件,建立了后悬架动力学模型.然后采用后轮道路载荷谱作为输入载荷,再进行仿真分析,得到了最大峰值载荷时各连接点处的载荷.采用有限元方法对该车后桥壳结构强度、刚度进行计算分析,发现了桥壳断裂的原因,并对其进行了改进设计.改进设计后的后桥壳经台架试验再无断裂现象.