针对传统缓冲着陆装置阻尼刚度不可调节的局限性,提出采用基于磁流变技术的自适应变阻尼变刚度缓冲装置。首先从理论上研究了采用磁流变阻尼器实现刚度阻尼等效控制的原理,分析了刚度阻尼调节范围;进而设计了基于能量守恒原理和天棚阻尼控制技术的飞行器缓冲着陆的自适应控制器,最后通过数值分析考察缓冲器和控制策略的有效性。分析结果表明,与被动缓冲装置相比,基于磁流变技术的缓冲装置不仅能降低着陆冲击过程的峰值载荷,而且需要的行程也较小,表明设计的缓冲装置和控制策略是有效的。

针对液压驱动机器人在变刚度条件下力控制问题,建立了液压驱动四足机器人系统的阻抗模型和带有弹性负载的阀控缸模型.分析系统刚度变化对系统性能的影响,指出常规控制策略在精确足力跟踪控制中的不足,结合变刚度条件下阻抗模型和电液位置伺服系统的特点,提出实现精确足力跟踪的模糊自适应PID位置内环控制和模糊阻抗外环控制的复合控制策略.在半实物仿真平台上进行变刚度条件下的足力跟踪实验,仿真结果表明在变刚度条件下,足力跟踪曲线最大超调及稳态误差均小于5%,调整时间基本相同,验证了所提控制策略的有效性.

软体机器人具有机构重构性、适应性及灵活性.基于气动系统的软体机器人具有质轻、功率密度比高、人机交互安全性高等优点,设计了一种由伸长型及收缩型气动肌肉组成的新型变刚度软体机器人手臂.根据该软体手臂的运动特性建立了运动学模型,利用MATLAB软件分析了手臂的工作空间.搭建控制实验测试平台,完成了手臂的轨迹运动控制实验,实验结果表明跟踪阶跃信号上升时间小于2 s,稳态平均误差为0.002 8 rad(0.16°),正弦信号跟随响应曲线平均误差为0.015 9 rad(0.911°),手臂具有良好的可控性.

连续型机器人具有本质柔顺的本体结构,由此带来的环境适应性和安全性得到了人们的广泛关注.然而柔软的结构也可能导致机器人负载能力和定位精度的不足.针对这种情况提出了一种全新的混合驱动连续型机器人,能够平衡结构柔顺性、定位精度、刚度等性能.该机器人的驱动器在传统气动肌肉的基础上内置弹性杆,保持了系统的紧凑性.通过模式切换机构使驱动器能够在气压驱动与弹性杆驱动两种模式间切换以实现大范围运动和小范围精确定位,并在这个过程中拥有不同的刚度.当机器人进行大范围运动时,由气动肌肉提供主要的行程和输出力;当机器人到达指定工作位置附近时,由直线电机牵引弹性杆驱动机器人末端实现精确定位并提高机器人的刚度.基于力平衡的原理建立了混合驱动器的气压-长度模型,通过模型仿真与实验结果的对比,发现驱动器死区的存...

为提高柔性机器人承载能力,结合微颗粒嵌入和阻塞原理的优势,提出了一种正压驱动的变刚度弹性轴,分析其变刚度机理,设计并制造了变刚度弹性轴样机,搭建了变刚度弹性轴实验平台通过实验分析不同因素对弹性轴刚度影响。

机器人关节驱动器是人机交互运动得以实现的关键。为使服务机器人更好地完成与人之间的交互,根据仿生拮抗驱动原理,设计了一种主动变刚度的柔顺关节驱动器。同时建立了变刚度驱动器的数学模型,借助MATLAB软件分析,得到了变刚度驱动器静载下的静态刚度曲线,结果表明该关节驱动器具有良好的变刚度特性和安全性。此外,结合ADAMS虚拟样机和实物样机实验平台,分析了转角差δ=0°和δ=15°时小球的平抛情况,实验结果表明驱动器具有良好的储能特性和安全性。

针对现有变刚度技术刚度控制结构复杂及刚度变化率低,且无法适应变形结构的难题,提出了一种新型柔性静电吸附变刚度结构,以实现柔性结构变刚度的目的。此结构由上、下两个静电吸附层及中间夹层组成,其中静电吸附层由基底、电极层、封膜3层结构组成。静电吸附层的电极材料采用碳膏-硅橡胶电极取代传统的金属电极,基底与封膜也由模量较小的硅橡胶材料制备,因此静电吸附层整体为柔性结构,可承受一定范围内的拉伸、压缩、弯曲、扭转等变形,适应不同形状结构的变刚度需求。通过试验研究了该静电吸附变刚度结构的刚度变化规律,并探究了各种因素对其变刚度的影响,研究结果表明电压越高、封膜厚度越小,结构变刚度效果越明显;同样电压下,双层静电吸附层比单层变刚度效果好;中间夹层的厚度不会改变刚度变化效果。本设计仅需通过改变电压...

目的提出一种印刷滚筒的新型结构设计方法,并对其进行挠曲变形分析。方法从印刷滚筒结构设计层面出发,研究常规印刷滚筒挠曲变形规律,提出变刚度印刷滚筒结构设计方法,对比分析常规印刷滚筒与变刚度印刷滚筒的挠曲变形和质量变化。结果1.85m和1.05m的常规印刷滚筒最大挠曲变形值分别为0.052mm和0.0181mm,考虑重力之后的挠曲变形增幅分别为49.4%和52.5%,1.85m和1.05m的变刚度印刷滚筒相比常规印刷滚筒挠曲变形降幅分别为23%和21%,质量降幅为16.3%和9.9%。结论变刚度印刷滚筒避免了常规印刷滚筒铸造缺陷对印刷性能的限制,在明显降低挠曲变形的同时,滚筒质量也能得到较好的控制。

以精密校直机为对象，建立了纯弹性负载电液位置伺服系统的数学建模，分析了弹性负载对系统动静态特性的影响，并针对精密校直机工作在弹塑性变形阶段带来的变刚度问题，设计出能在全工况范围内稳定快速工作的模糊控制器。仿真结果表明：该模糊控制器稳定可靠，控制效果好。

根据放大器增益Ka调节方便可靠的特点,以精校机电液位置伺服系统为例,研究了在满足系统性能要求的条件下,变刚度K与Ka的关系,提出了一种动态调节Ka以改善系统性能的方法.仿真结果表明,该方法稳定可靠,是一种行之有效的方法.