为了解决水液压系统中元器件因采用传统减材方式生产而带来的体积大、质量重、集成化程度低及压力损失严重等问题,提出采用虚拟仿真系统对其进行增材制造成型研究。该机器人激光熔覆仿真系统以Robotstudio为依托,采用六轴机器人为平台,配备变位机与可定位工作台,可实现各类复杂零部件的虚拟仿真;通过虚拟控制器系统的设计与程序调试,可实现在仿真系统中对激光熔覆宽高比、熔覆速度等工艺参数的调试;通过对垂直相交孔道模型的仿真与实际加工,验证了该虚拟仿真系统的可靠性与真实性。另外,该虚拟仿真系统可实现多对象选择及多任务运行、工艺规划与模拟、程序调试与仿真等全过程功能。

为保证踝关节康复机器人能为主动康复训练的患者准确提供任意性质的训练力,以气动肌肉冗余并联驱动踝关节康复机器人为对象,研究无误差力跟踪方法和主动训练柔顺控制策略。建立了踝关节康复机器人的动力学模型,基于阻抗控制理论研究了无误差力跟踪的轨迹规划方法,运用李亚谱诺夫稳定性理论提出了气动肌肉冗余并联驱动的柔顺控制策略,以助力和抗阻两种主动训练模式为例,进行了康复训练控制仿真,结果表明,所提出的力跟踪方法和柔顺控制策略不仅能确保主动训练的安全性,还能为训练提供任意而准确的助力和阻力。

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。

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。

布鞋的制作过程中，依靠拉紧鞋帮口锁边线，使其紧贴于鞋楦是一个重要的工序，但该工序主要靠手工完成，劳动强度非常大。在对传统手工布鞋鞋帮收152动作进行分析的基础上，采用PLC控制技术，结合气动系统的优点，设计了一种自动化布鞋鞋帮收口机。以拉线和穿线两个主要机构为例，对机械结构的设计方案、气动系统的选型设计等内容进行详细介绍。多次试验证明，所设计的机构运动可靠，气动系统设计合理，可以替代手工操作。

设计的气动人工肌肉驱动的灵巧手控制系统，由数据手套完成远端到临近点的主从控制，由分布式二级控制系统完成临近点到接触点的自主控制。两种控制方式相融合，既提高了抓取效率，又保证了抓取的柔性，对灵巧手的智能控制方法的研究有一定的参考价值。

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。

以C8051F310单片机为控制器的核心，制作了结构简单、输出力大、柔顺性好的手腕康复训练器。该康复器能根据患者的康复状况，任意设置动作的速度和强度。文中阐述了该康复器的总体方案设计、工作原理、气动人工肌肉的制作和控制系统的构成。