针对涉核装置事故应急处置和作业需求,本文设计了一套核应急双臂搬运机器人运动控制系统。该控制系统包括耐辐照硬件、软件和双臂算法。硬件设计以耐辐照主控芯片为控制核心,搭载耐辐照相机和辐照剂量传感器来获取环境信息,使用控制器局域网总线(CAN)通讯控制液压系统运动,并通过各类输入/输出(I/O)采集机器人压力、流量、温度等信息。软件设计采用微控制器操作系统(μC/OS)实现机械臂算法控制、液压运动控制、数据采集与传输等功能。对双臂运动学算法进行建模研究,实现了双臂自动、平滑运动。实验表明,本文设计的控制系统具备较强的耐辐照能力,性能稳定,控制效果良好,能够满足核应急环境下双臂搬运机器人作业需求。

为满足各种轮胎式、履带式挖掘机、抓料机和救援机器上快速更换不同的配套属具需求,本文介绍采用属具快换控制液压系统进行属具快换控制。以德国HKS公司的TR-K180[1]属具快换机构液压系统设计为例,粗略分析属具快换的结构及工作原理、属具快换对液压系统控制的技术要求以及属具快换控制液压系统原理。通过深入的工况使用分析和地震救援现场产品的试验,验证了这种液压系统无论在功能上还是在安全设计方面都能很好满足属具快换的工作需求。

下肢助力型外骨骼辅助行走过程中两个重要问题为:关节驱动力矩匹配及人-机动作协同。所研制液压驱动型下肢外骨骼可通过动态调节溢流阀来设定外骨骼助力值,能适应不同助行负载。通过建立人体下肢关节与外骨骼关节位置映射关系、外骨骼关节角度与液压缸推杆位移关系,得到助行过程中液压缸推杆位移曲线。将该下肢外骨骼简化成支撑脚固定、摆动脚浮空、周期性移动的空间6连杆开环结构。建立关节坐标系模型,对设计的下肢外骨骼进行运动学建模与分析,得到摆动腿踝关节空间位姿与外骨骼关节角度的运动关系。通过两组人体标准姿态数据,验证对应下肢外骨骼简化结构的准确性。