复杂流体中Janus微马达自扩散泳特性的实验研究

Janus微纳马达在生物医学中作为药物输运的载体或在复杂工况中作为微纳机器人的动力部件具有广阔的应用前景。已有研究主要集中于Janus微纳马达在水溶液等简单流体中的运动，而对其在复杂流体中的运动机理及特性的研究仍非常缺乏。通过实验测量了直径2.06 μm的Janus球形微马达在高聚物聚氧化乙烯（PEO）溶液中的自扩散泳特性，实验结果系统描述了高聚物质量分数对Janus微马达自扩散泳速度、运动均方位移（MSD）及转动特性的影响。实验结果显示:高聚物的加入，不仅会影响溶液黏度，还会导致自驱动MSD在短时间段显示亚扩散特性，在推进段显示随高聚物质量分数改变的超扩散特性，甚至还会导致反常的微马达旋转加快现象。     

仿鞭毛菌游动的微型机器人近壁运动

鞭毛菌及模仿其运行的微机器人在靠近壁面游动时，其运动模式与远离壁面时有所不同。针对这一现象，本文利用抗力理论和Stokes方程的线性性质，对鞭毛菌在壁面附近运动时流体对其施加的作用力进行分析，建立了鞭毛菌近壁运动的动力学模型。同时计算了细菌在平行于壁面平面内的运动轨迹与游动速度，并与实验数据进行对比分析，结果验证了该理论模型 的有效性。在此基础上，探讨了鞭毛尾的几何和运动学参数与细菌的速度变化量之间的关系。本文研究为微型仿生游动机器人运动控制时规避近壁效应提供参考依据。     

基于ADAMS的MOTOMAN机器人运动学模拟

机器人的运动学分析是机器人末端操作器的位姿分析、速度分析和加速度分析。文中以MOTOMANUP6机械手为对象。基于D—H方法建立其位姿方程，运用ADAMS软件对其进行运动学仿真，得到机器人不同状态下的位移、速度和加速度的实时升析结果。对关节型机器人的运动性能研究具有积极意义。     

柔性机器人终端振动抑制准时间最优控制

机器人运行速度的提高受到其高的加、减速度所激励的振动的限制。因为手臂的振动降低了手臂到达终点的定位精度,并延长了定位到终点的时间。本文提出了一个用死拍控制规律来提高柔性机器人的运行速度、抑制终端振动及提高定位精度的设计方法,它可提高如航天飞机舱外遥控机械手的定位精度,以及机器人自动化生产的劳动生产率。     

一种微机器人轮式驱动器的运动稳定性研究

本文从动力学角度出发,建立微机器人轮式驱动器的运动方程,并分析微驱动器运动稳定性的各种影响因素,得出造成微驱动器运动产生振动主要是存在动载荷。通过使用一相对运动弹性杆组成的模拟传动机构在微小传动力实验台进行传动力试验,试验结果表明弹性杆在啮合过程中产生了不稳定的变传动力,这种变传动力正是影响微驱动器运动产生振动的重要因素。     

管道机器人动力学分析

在分析了开链式拓扑结构的多节蠕动机器人结构和运动特点的基础上,利用空间算子代数(Spatial operator algebra,SOA)方法,建立了适用于这类机器人系统的通用动力学模型,为验证所建立的动力学模型的正确性,将原理样机运行试验和与动力学仿真分析结果进行了对比.在此基础上,利用该动力学模型,对样机结构的改进与优化,并对机器人运动学和动力学性能的影响进行了分析和评估,为机器人运动控制策略的拟定提供了重要的依据.     

四足机器人智能交互控制研究

针对四足机器人在辅助作业背景下,通过远程遥控或地面站控制难以满足人机灵活交互需求的问题,在研究实现四足机器人基本步态控制基础上,结合无线定位和激光雷达感知环境赋予机器人避障和人员跟随功能,采用Openpose姿态识别方法,通过视觉传感器进行人机交互,实现不同姿态对机器人基本运动行为和跟随任务的控制,并基于ROS系统开展不同环境条件下交互识别和控制效果测试,姿态识别速度为20帧/s,理想环境下准确度大于90%,机器人反应时间小于1 s。     

超声电机驱动的3自由度机器人的设计与实现

本文探讨基于USM机器人的性能,设计了USM驱动的3-DOF机器人,基于层次硬件结构建立了该机器人的控制系统,引入了位置-速度复合控制对该机器人进行控制,规划并编程实现了该机器人的控制软件.实验表明,该机器人能实现精确而平稳的连续轨迹跟踪.     

回转起重机吊重摆振的机器人动力学模型

采用机器人动力学的方法建立了回转起重机工作装置的机器人操作手模型.该模型能够综合地反映回转起重机进行回转、变幅和起升运动时吊重运动的动态行为.采用递推的牛顿-欧拉方法,推导得到系统的动力学方程组,并对起重机进行回转作业时吊重摆振进行了计算机仿真.采用机器人动力学方法推导起重机吊重摆振动力学方程具有准确、方便、规律性强的优点.研究结果为起重机设计提供了理论依据,为吊重摆振的控制提供了一个较为精确的数学模型.     

基于浮力调节的AUV升沉运动控制技术

研究基于浮力调节的自主式水下机器人(Autonomous underwater vehicle, AUV)升沉运动控制问题.分析了海水密度与深度的关系,研究了潜深对AUV升沉运动及浮力调节系统的影响,建立了基于浮力调节的AUV升沉运动动力学模型,提出了一种基于浮力调节的AUV滑模模糊控制方法,进行了基于浮力调节的AUV升沉运动控制仿真研究和定深控制水池实验验证,讨论了基于垂推和浮力调节进行升沉控制的能耗对比.