针对仿生机器人关节重载情况下难以实现精确控制的问题,以及气动人工肌肉(Pneumatic artificial muscle,PAM)控制非线性、时变性、滞后性等特点,受生物关节在肌肉和骨骼的协作下产生运动的启发,提出一种气动人工肌肉和电机复合驱动的新型驱动仿生肩关节结构设计,用于提高仿生机器人肩关节的控制精度及驱动性能。基于Chou模型及能量守恒定理,推导了复合驱动仿生肩关节结构参数与动力学特性之间的映射模型;通过构建基于拉格朗日动力学的PAM-Motor复合驱动系统俯仰运动和侧摆运动的动力学模型,探究了仿生肩关节复合驱动机理。研究结果表明,PAM-Motor复合驱动仿生肩关节具有良好的精度、灵巧度和承载能力,验证了复合驱动仿生肩关节结构的合理性和有效性。

针对传统建模只能解决一对一的映射关系,而气动肌肉的参数之间是一种多对多迟滞关系的问题,引用了一种基于多项式拟合算法的神经网络建模方法。首先,搭建实验平台,获取迟滞数据;然后,利用曲线拟合构建多项式拟合模型,得到合模型的输出位移数据;最后,采用曲线拟合与神经网络相结合的方法,建立了迟滞模型。通过仿真结果对比发现基于多项式拟合的神经网络模型各项误差均优于现有模型。

针对当前绿篱机械臂无法在复杂环境和非结构环境下作业的问题,提出一种具有更强环境适应性、更高自由度和更大工作空间的冗余线驱动绿篱修剪机械臂。利用坐标分析法建立了单关节的运动学模型,求解了绳长与关节转角的映射关系;基于D-H参数法分析了10-DOF机械臂的正向运动学数学模型,采用遗传算法研究冗余机械臂的逆向运动学,求解了冗余机械臂的运动学逆解。仿真结果证明,遗传算法的求解精度高且求解迅速;对机械臂各关节绳索间的耦合进行了分析并推导了解耦公式。通过仿真验证了机械臂正逆运动学模型的正确性以及解耦模型的正确性,为绳驱动冗余机械臂的控制和轨迹规划奠定了基础。

提出一种可以实现俯仰运动和侧摆运动的异质双驱动万向关节(HDD-UJ),HDD-UJ以万向联轴器为机构原型,以电机为主驱动源,电致伸缩材料为辅助驱动源。通过设计的HDD-UJ虚拟样机模型,确定其驱动传动一体化特性并阐述了关节的驱动传动机理;建立HDD-UJ的空间运动坐标系,进行了运动学分析并推导出运动学方程;基于空间几何原理求出HDD-UJ的空间运动范围,进行了运动工作空间虚拟仿真实验。仿真结果表明,HDD-UJ结构新颖简单、集成度高,具有2个自由度,能够实现大范围的空间作业。研究为后续关节的结构优化、运动精度调控策略等研究提供了理论依据。

根据汽车起重机液压系统故障诊断的特点，建立了汽车起重机液压故障诊断专家系统。该系统提出将故障树和模糊神经网络相融合，并以汽车起重机常见故障为例建立了相应的故障树模型，完成了基于专家规则表示与模糊表示下知识数据库的构建与推理机的实现。解决了传统专家系统知识获取困难的问题；运用模糊神经网络的自学机制，保证知识库的完整性和正确性；实现了对汽车起重机液压系统的故障诊断内容的不断的更新和扩充，并及时将已发生及预测到的的故障写入数据库中，提高了查找故障的准确率及效率，有利于预防和控制汽车起重机液压系统的故障。

为了降低液压减振器气穴异响，分析了压缩和复原过程中液压油的运动状态和气穴的生成过程，建立了气穴系数与节流孔直径之间的关系模型，以及双筒液压减振器的参数模型；通过Simulink对液压减振器压缩和复原过程的仿真分析，确定了减振器气穴异响与节流孔直径和油液运动黏度的关系。结果表明：减振器的异响可以通过增加节流阀的有效节流直径和降低油液运动黏度来减轻。

提出了基于二维联合模糊评判的液压系统故障在线诊断方法；用MATLAB小波分析与模糊评判相结合的双重故障诊断模式,运用联合权重分配法构建故障诊断专家系统模糊矩阵；采用复杂样本方差估计,得出一个客观合理的故障征兆向量,实现了液压系统故障诊断的实时性,精确性；建立了起重机液压系统故障诊断专家系统.

为了抑制大型双连杆液压柔性机械臂末端振动以重载上、下料液压柔性机械手臂为研究对象针对机械臂在运动过程中末端振动的现象通过伺服液压系统-Euler Bernoulli梁模型、Lagrange方程和Jacobian矩阵设计一种基于压电反馈驱动系统控制方法利用机械臂末端搭载的压电敏感传输器、压电驱动器和反演控制设计方法研究伺服液压缸运动振颤、液压缸与机械臂关节卡顿和机械臂杆件弹性振动对液压柔性机械臂末端振动的影响规律。仿真结果表明该抑振控制方法稳定性较好针对液压柔性机械臂能显著减小末端振动缩短振动衰减时间定位精度得到明显改善。

悬臂支腿系统是仿手指自适应柔性夹具的重要组成部分。建立支腿液压系统的数学模型与仿真模型，分析系统的稳定性。改变模型的主要参数，对系统进行仿真。仿真结果表明：系统稳定性和动态性能受泄漏系数和放大器增益系数的影响较大；采用PID控制后，系统的性能得到进一步的改善。

为了使车载式沥青路面再生养护车多级振捣连续摊铺压实系统应用于不同的沥青混合料路面条件根据其液压系统的工作原理基于液压传动理论在AMESim软件中建立双泵—双马达液压传动变频系统模型并进行仿真、分析。在不同振捣频率下仿真结果验证了多级连续振捣液压传动变频系统的可行性和稳定性实现了多级振捣激振频率的无级调节。