针对移动机器人在复杂环境下的路径规划与轨迹跟踪控制,提出了一种最优轨迹跟踪控制方法。首先,通过理论分析给出了移动机器人的运动学模型和对避障问题的描述,推导出了位置与姿态方程以及目标函数表达式;其次,介绍了萤火虫算法的寻优机制,并采用广义方向学习策略来改进原算法的性能;同时,引入NUBRS曲线来光滑处理局部路径,缩短总路径长度;进而,将移动机器人系统分成位置与姿态两个控制环,分别设计PD控制律来实现其稳定的轨迹跟踪控制;最后,通过仿真与实验验证了所提方法的有效性,结果表明(1)改进后的萤火虫算法能够为移动机器人规划出一条避障且可行走的轨迹;(2)基于PD控制策略,移动机器人能够有效地实现轨迹跟踪。

从运动学的角度设计了一种新型步态模拟机构。先以正常人体步态作为依据,利用AD-AMS对该机构尺寸进行了优化设计,在优化过程中,利用复数矢量法确定约束函数,以耦点轨迹和实际步态踝关节轴的轨迹误差最小作为优化目标。最后将优化结果和实际人体踝关节运动曲线进行对比,验证了该机构的可行性。

建立了并联天平的静态标定数学模型，得出力雅可比矩阵标定的实质是求解超定线性方程组最小二乘解的结论。依据极小范数最小二乘解的摄动定理，确定了静态标定载荷选取的正交原则。研制出一种结构简单、调整方便、能同时实现6个分量加载的标定装置。运用单元加载和综合加载方法，标定出并联天平的准度、精度、线性度和分辨率等重要性能指标，标定结果表明该天平的研制是成功的。

基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计一种零耦合度且具有符号式位置正解的两平移一转动并联机器人机构,分析计算机构的方位特征集、自由度以及耦合度等拓扑特性。利用机构支链运动副布置的特点建立运动学方程,计算出正运动学和逆运动学的位置解析式,通过一组算例验证计算结果可靠性。研究机构的奇异性并给出正解奇异和逆解奇异的产生条件。分析机构的工作空间,以给定的工作空间作为约束条件,建立实际工作空间最小化的优化

以空间三平移并联机构作为研究对象,根据方位特征集设计理论和方法,设计一种运动解耦、结构对称、运动副简单、工作空间大的空间纯移动并联机器人机构,通过拓扑结构特性分析证明机构具有空间三维移动的运动特性,并建立运动学方程模型,推导得到运动学正逆解以及雅克比矩阵;在此基础上分析机构奇异性、操作空间、灵巧度等性能指标,以工作空间最大化的实际需求作为数学优化模型,选择萤火虫算法进行优化设计,通过优化后的结构参数尺寸进行算例

柔性铰链是高精度柔性机构的关键部件，其运动精度与运动范围影响着柔性机构的性能，本文对圆弧柔性铰链进行了柔度矩阵推导，并依据柔度方程进行优化设计。采用结构矩阵法建立了圆弧柔性铰链的柔度方程，对矩形截面的翘曲抗扭刚度进行推导，得到了约束扭转状态下的扭转柔度近似方程。为相对长度较小铰链的扭转刚度精确求解提供了依据。对比理论计算结果与有限元分析结果，结果显示扭转柔度的最大相对误差在10%左右，其余方向柔度相对误差低于6%，验证了柔度方程的准确性。采用正交试验直观分析法得到柔性铰链各设计参数对转动刚度的灵敏度，并利用多目标遗传算法对柔性铰链的转动柔度以及轴向刚度两个目标进行了参数优化。通过优化结果与设计经验选取参数的对比，发现优化后圆弧柔性铰链的弯曲柔度提升了5.12%，同时铰链的...

针对冗余自由度双臂机器人避碰的运动学规划问题,提出了一种基于冗余特性的避碰算法。在冗余度机器人运动学逆解的基础上,引入了两个转换变量,可以根据实时得到的两臂之间最小距离的变化,实现机器人末端的轨迹跟踪运动和避碰运动之间的主从任务优先级转换。该方法可以用来防止由于机器人末端偏离期望轨迹而引发的碰撞问题,在实现双臂避碰的同时,两臂末端可以准确地到达目标位置。最后,通过对一个三自由度平面双臂机器人的仿真实验,对提出的冗余自由度双臂机器人避碰算法的正确性进行了验证,结果显示该算法简单有效,且关节运动连续、平稳。

为了实现旋翼飞行机器人与外部环境交互作业,设计了一种带有机械臂的新型飞行机器人系统,并应用空间算子代数理论对计及刚柔耦合多体系统的旋翼飞行机器人系统进行了递推动力学建模。首先,考虑到旋翼飞行机器人的运动状态、质量比与工作需求,设计了一款通过六旋翼飞行器加装2自由度机械臂的新型旋翼飞行机器人系统。其次,采用空间算子代数理论实现基于刚柔耦合的旋翼飞行机器人正向与反向递推动力学建模。最后,通过编制动力学仿真程序和飞行实验对文中所提算法的有效性进行了验证。结果表明基于空间算子代数的刚柔耦合递推动力学建模方法计算效率高,仿真结果与实验数据基本吻合,具有一定的工程实用价值。

多功能小车是检修生产线系统上的关键设备,主要完成动车转向架的运输、多级升降和水平旋转等检修工艺步骤,具有承载大、动作定位精度高、工作可靠等优点.文中建立了多功能小车三维实体模型,分析了多功能小车运动部分结构和传动链,设定了多功能小车的一些主要技术参数.最后使用多体动力学仿真软件ADAMS对多功能小车建立仿真模型并设置相关约束,在预定载荷下进行动力学仿真.仿真结果验证了机构设计的合理性并达到了设计要求的运行指标.

提出了射流伺服阀用超磁致伸缩执行器结构采用磁场有限元法分析了超磁致伸缩执行器结构参数对超磁致伸缩棒内磁场分布的影响机理给出了超磁致伸缩执行器结构设计的原则。推导出考虑超磁致伸缩棒内磁场分布不均匀时驱动磁场与执行器输出位移的关系方程式并通过仿真与实验研究揭示了超磁致伸缩棒内磁场分布不均匀性对超磁致伸缩执行器位移输出的影响规律最后求出所设计超磁致伸缩执行器漏磁系数约为1.4.