针对现有机器人手部碰撞检测装置灵敏度低和适应性差的问题,基于电磁力伺服的可变刚度手部惯性力补偿机制,设计一种具有惯性自适应功能的变刚度机器人碰撞传感器。该传感器的碰撞触发力阈值随机器人手部惯性力而自适应改变,以消除惯性力对碰撞检测的影响并实时提高碰撞检测的灵敏度。碰撞实验结果显示:该电磁变刚度方法可显著降低传感器预紧弹簧的压缩力,提高机器人末端执行器碰撞过程的动态检测灵敏度,进而提升机器人在人机协作中的碰撞检测和安全防护的智能化水平。

对复杂载荷下变刚度静不定梁建立了一种通用力学模型,得出梁任一截面的弯矩方程.通过对弯矩方程的积分和积分后方程的递推,推导出梁任意截面的转角和挠度变形的一般方程,并给出工程计算实例.该方程易于采用计算机处理,为复杂载荷下变刚度静不定梁程序化求解提供基础.

连续型机器人具有本质柔顺的本体结构,由此带来的环境适应性和安全性得到了人们的广泛关注.然而柔软的结构也可能导致机器人负载能力和定位精度的不足.针对这种情况提出了一种全新的混合驱动连续型机器人,能够平衡结构柔顺性、定位精度、刚度等性能.该机器人的驱动器在传统气动肌肉的基础上内置弹性杆,保持了系统的紧凑性.通过模式切换机构使驱动器能够在气压驱动与弹性杆驱动两种模式间切换以实现大范围运动和小范围精确定位,并在这个过程中拥有不同的刚度.当机器人进行大范围运动时,由气动肌肉提供主要的行程和输出力;当机器人到达指定工作位置附近时,由直线电机牵引弹性杆驱动机器人末端实现精确定位并提高机器人的刚度.基于力平衡的原理建立了混合驱动器的气压-长度模型,通过模型仿真与实验结果的对比,发现驱动器死区的存在

提出了一种柔性机器人用永磁变刚度机构。由于电动机转矩有限,在不用增加绳索拉力的情况下,通过该机构实现了柔性机器人关节更强的变刚度能力。该永磁变刚度机构主要由磁弹簧单元和滑轮绳索单元构成。通过虚位移法建立了弹簧磁力和绳索拉力解析模型,通过实验对永磁体间磁力和绳索上的拉力进行测量,测量结果和模型计算结果基本吻合。其结果表明,永磁体间磁力、绳索拉力和刚度随永磁体间气隙减小呈非线性增加,随永磁体长度和平均半径的增加而增加,保持三角形结构高不变,绳索拉力和刚度随着三角形结构底长的增加而增加,减小滑轮半径,可以进一步增加绳索刚度变化范围。

双腔固液混合介质隔振器可以通过改变联通管道的节流面积调节隔振系统的动力学特性。设计了一个主动控制阀组，通过控制四个分支油路的通断可以实现对于整个油路节流开度的近似连续调节。对于不同节流开度下的隔振系统的动力学特性进行了实验研究，结果表明，通过改变控制阀组的流通特性，可以有效控制隔振器的刚度和阻尼特性。介绍了FEBC(Frequency Estimation Based Control)控制策略基本原理，并用不同方法对于振动信号基频的实时辨识进行了对比研究。最后基于FEBC控制策略，对于双腔隔振系统的半主动控制进行了实验研究，结果表明，通过变刚度半主动控制，可以有效的规避共振峰值，提高隔振系统的性能。

为了解决现有的某型号模组箱体不能适应电池膨胀的问题，需要设计一种恒压紧力模组箱体，使电池在膨胀过程中始终受到一理想的恒定压紧力。通过对压紧机构工作特性的分析及常见变刚度弹簧和机构的研究，在模组箱体内部设计了一种结构紧凑的恒压紧力机构，并对其进行理论分析，得到其压紧力和位移的关系表达式。基于ABAQUS接触分析，计算了电池组的总膨胀量及恒压紧力机构的性能曲线。结果表明，恒压紧力模组箱体能为电池提供理想的压紧力。

为了解决船舰等工程领域高精仪器的减振问题，提出了具有弹性阻尼和变刚度特性的并联减振系统，实现了减振系统刚度的有效调节和控制。通过系统运动学和动力学分析，结合气动肌肉数学模型，建立了并联减振系统的数学模型；利用Adams软件进行仿真，分析了脉冲激励下刚度等系统特性参数对并联减振系统的影响；搭建了实验平台，进行了实验数据与仿真数据的对比分析，证明了减振系统数学模型的正确性和变刚度减振原理的可行性，也为主动变刚度减振技术研究奠定了基础。

为了有效减少冲击载荷对船舶、航天等工程领域高精仪器产生的影响,提出了一种基于并联气动肌肉的变刚度隔冲系统.首先建立了气动肌肉数学模型,并在此基础上,通过对系统的动力学和运动学分析,建立了隔冲系统的动力学模型,搭建了隔冲实验平台,并进行实验数据的采集与分析.实验结果表明：基于并联气动肌肉的变刚度隔冲系统能够有效减小冲击载荷作用下的加速度传递率,为该隔冲系统的深入研究和应用奠定了良好的基础.