针对外部管道结构的复杂性和特殊性,提出并设计一种高效、实用、多用的管外行走机器人。为满足管外行走机器人提供足够的夹紧力,各个夹紧点间相隔要尽量均匀,能顺利夹紧或松开工作管道,具有较好传动效率及各构件不能发生干涉等要求,通过建立管外行走机器人抱紧机构的数学模型,基于MATLAB编程算法,采用多目标有约束问题的最优化方法,确定了待优化杆件尺寸和角度,最终输出优化计算的结果和仿真图形,得到最优的设计方案,为解决管外行走机器人优化问题提供了一种新方法。

智能上肢假肢是一种拥有6自由度的仿人体上肢的假肢机构,其肩部舵机驱动大臂做旋转运动,实现假肢的前后摆动。由于该机构肩部关节为垂直关节机构,以及大臂本身重力矩的存在,导致其抓取重物的重量非常有限,故需要考虑平衡大臂重力矩以减小肩部舵机的驱动力矩,为此该智能上肢假肢设计有气动杆平衡机构。通过建立机构运动数学模型,确定机构待优化参数,设计机构目标函数和约束函数,利用MATLAB复合型优化设计算法,解决该约束优化问题,求得综合最优解,获得了优化设计计算结果及其运动仿真图形。

对仿鱼形水下机器人进行了设计开发与研究，推出一种具有新型水下推进装置的水下机器人。可以有效地提高推进的效率、减少能量消耗、降低噪声和保护环境。利用曲柄摇杆机构的特点，通过电机的连续转动带动摇杆往复摆动，以实现水下机器人的推进。设计带有急回特性的曲柄摇杆机构，当推进鳍前摆时速度较快，可以迅速复位；当推进鳍后摆动时速度较慢，增加推力作用的时间。运用Solidworks建模，利用MATLAB进行关键结构部件的优化设计。