将现代康复医学与机器人学相融合,用于下肢康复训练的技术,已经成为当前研究的热点。目前,现有的下肢康复训练机器人训练轨迹改变困难,不能适应个性化训练的要求。在已有的机械系统的基础上,在机器人的末端安装力觉传感器,通过导纳控制算法的设计以及分析机器人位姿矩阵的构成,获取机器人末端在笛卡尔空间中的位姿。再通过求逆解模块,得到各个关节的实时角度,从而驱动机器人按照示教轨迹运动。通过康复训练中的抬腿动作试验,证明了卧式下肢康复训练机器人力觉拖动示教系统的设计,达到了预期效果。

为了准确测量非稳定平台系统偏离平衡位置的角度值，在对数据融合技术进行综合研究的基础上，提出了基于多传感器数据融合的补偿滤波器融合方案。针对倾角传感器的滞后性和角速度传感器的零点漂移，进行了一系列的试验，校正了补偿滤波器的参数。对于补偿滤波器的性能进行了试验验证，试验结果证明，补偿滤波器可以有效补偿倾角传感器的滞后和角速度传感器的漂移。

本文介绍以C8051F310为核心的单片机控制系统,以及由压力传感器、高速开关阀组成的闭环系统,利用其捕捉比较模块中的脉宽调制输出方式,通过软件编程控制两个气动高速开关阀,对气动调压阀的先导腔压力进行控制,以实现对气动调压阀出口压力的比例控制。

针对服务型机器人对系统的柔性、安全性提出的高要求,开展了气压驱动轻量型机械臂的伺服控制系统和碰撞检测方法研究。设计制作了二自由度轻量型机械臂样机,建立了机械臂的运动学和动力学方程,对系统的摩擦力矩进行了辨识。采用PID与加速度反馈和摩擦力前馈补偿控制策略,解决了机械臂关节旋转过程中的低速爬行问题。研究了基于被动柔顺控制和动力学方程的碰撞检测方法,实现了机械臂的防碰撞功能,提高了系统的安全性。通过对实验样机的试验测试,验证了机械臂的位置伺服控制策略和碰撞检测方法的有效性。

为了满足服务型机器人对人机交互动作柔软性、安全性的高要求,基于仿生学理论提出了一种气压驱动扇形柔性关节,并将其用于多指灵巧仿人机械手的构建。采用柔性关节驱动和刚性手部骨骼相结合的设计理念,兼顾手部刚度与柔性。通过关节角度的检测和供气压力的调节,实现手指关节弯曲角度和手指抓握力的连续控制。描述了扇形柔性关节的工作原理和结构设计特点,以及手部整体结构的设计,并对机械手抓握动作和功能进行了试验分析。试验结果表明:柔性多指灵巧仿人机械手能够完成各种手势以及对球状、圆柱状和卡片状等物体的抓取。

六自由度机械臂在实际工业生产中拥有广泛的应用,其中一个重要方向为基于视觉的零件分拣。为实现分拣,首先要进行机器视觉标定,通常需要繁琐的标定步骤,并调整机器人坐标系。为降低标定难度,提高标定效率,基于OpenCV算法库,介绍了一种快速的标定方法。该标定方法只需简单的标定板,配合霍夫变换和线性回归拟合,可获得准确的标定结果。通过测量标定结果精度以及实际抓取验证,该方法能够满足零件分拣作业需要,在工业生产中具有一定应用价值。

现有的力觉反馈设备,大多将驱动力直接作用于操作人员,具有操纵安全性和柔顺性上的缺陷。针对这个问题,设计了一种用于主从控制的阻尼力可调关节模块机构。该关节模块机构基于制动器原理设计,为被动力反馈系统,安全性好。驱动器使用一对膜片式气缸,采用驱动力转换为摩擦力方式,间接达到转动阻尼力调节的目的。文中论述了阻尼力可调关节模块的设计方案、阻尼力调控原理,并对制作的样机进行实验和数据分析。经过实验证明,阻尼力可调关节模块机构响应速度快、运动可靠、控制精度高,达到了主从控制的使用要求。

打壳气缸作为电解铝生产过程中必不可少的重要设备,同时也是电解铝行业中高耗能的部分。目前,打壳气缸气动系统存在两个问题需要解决,一是工作环境温度高、磁场强,易造成电磁换向阀的工作稳定性变差;二是待工期间的供气压力高,造成打壳气缸因密封不良引起的能源泄漏加剧。为提高打壳气缸系统工作的稳定性和减少压缩空气的消耗量,论文采用带延时环节的纯气动回路替代电磁力换向,通过减少电磁铁的数量来提高气动系统工作的稳定性;采用减压模块,降低待工期间的供气压力来减少压缩空气的泄漏量。经实验证明该新型打壳气缸气动系统,提高了系统工作的稳定性,明显地降低了系统的耗气量。

主要介绍PWM高速开关阀控制电路的结构、工作原理及其具体的应用。经过试验表明，该控制系统利用其驱动电路及单片机的PWM等模块实现了高速开关阀的快开、快闭等特性。该系统具有开闭效果好、功耗低、PWM信号频率和占空比均可调节、控制信号频率适应范围广等优点。该新型PWM高速开关阀控制系统的开闭频率能达到毫秒级，能够精确地控制并在LCD显示执行元件的压力，实验结果表明该系统动态响应特性良好，在电气液控制系统中有广泛的使用价值。

建立了三类伺服阀（流量伺服阀、压力伺服阀、流量-压力伺服阀控制的电液负载模拟器数学模型，分析了它们加载和克服多余力矩的机理，并进行了仿真和实验研究，为设计和选用被动式电液伺服加载系统中的伺服阀，更好地克服多余力矩以提高系统性能提供了依据。