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软体机器人:结构、驱动、传感与控制 被引量:120
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作者 王田苗 郝雨飞 +1 位作者 杨兴帮 文力 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第13期1-13,共13页
软体机器人由软材料加工而成,自身可连续变形,与刚性机器人相比具有更高的柔顺性、安全性和适应性,在人机交互、复杂易碎品抓持和狭小空间作业等方面具有不可比拟的优势。综述软体机器人的发展历程,将软体机器人归为传统绳索驱动/气动... 软体机器人由软材料加工而成,自身可连续变形,与刚性机器人相比具有更高的柔顺性、安全性和适应性,在人机交互、复杂易碎品抓持和狭小空间作业等方面具有不可比拟的优势。综述软体机器人的发展历程,将软体机器人归为传统绳索驱动/气动肌肉机器人、超弹性材料软体机器人和智能材料软体机器人三大类。从仿生结构和仿生运动、驱动与加工、传感与控制三个方面对软体机器人的相关科学问题以及存在的技术难点进行总结与分析。分析了软体机器人在仿生结构、抓持作业和医疗康复等领域潜在的应用价值。对软体机器人目前的发展现状和存在的关键科学难点进行了系统的总结,并得出刚柔耦合、可变刚度和驱动传感控制一体化等研究方向可能是未来软体机器人研究新的突破点。 展开更多
关键词 软体仿生机器人 软体抓持器 可变刚度 驱动传感控制一体化
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变刚度半主动结构振动控制 被引量:20
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作者 刘季 李敏霞 《振动工程学报》 EI CSCD 1999年第2期166-172,共7页
变刚度半主动控制是通过改变结构的刚度来减小结构的振动反应。本文提出了变刚度半主动控制系统及其理论,并研制了该系统,成功地实现了变刚度半主动控制振动台试验。试验与分析表明,所提出和研制的半主动控制系统能够有效地减小结构... 变刚度半主动控制是通过改变结构的刚度来减小结构的振动反应。本文提出了变刚度半主动控制系统及其理论,并研制了该系统,成功地实现了变刚度半主动控制振动台试验。试验与分析表明,所提出和研制的半主动控制系统能够有效地减小结构的振动反应。该系统可实现全部硬件化、构造简单、造价低、健壮性好、鲁棒性好,具有很大的应用前景。 展开更多
关键词 结构振动 振动控制 变刚度 半主动控制系统
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变刚度半主动结构振动控制的试验研究 被引量:15
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作者 李敏霞 刘季 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 1998年第4期90-95,共6页
本文成功地完成了五层框架(1:4模型)的变刚度半主动结构振动控制的模拟地震振动台试验,这不仅是我国的第一个变刚度半主动结构振动控制的试验,在国际上也是少数几例之一。本文介绍了试验系统的构成、试验内容、试验结果的分析及试验结... 本文成功地完成了五层框架(1:4模型)的变刚度半主动结构振动控制的模拟地震振动台试验,这不仅是我国的第一个变刚度半主动结构振动控制的试验,在国际上也是少数几例之一。本文介绍了试验系统的构成、试验内容、试验结果的分析及试验结论等。 展开更多
关键词 振动控制 半主动控制 变刚度 试验研究 结构振动
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纤维曲线铺放的变刚度复合材料层合板的屈曲 被引量:32
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作者 马永前 张淑杰 许震宇 《玻璃钢/复合材料》 CAS CSCD 2009年第5期31-35,共5页
本文介绍了一种纤维曲线铺放的变刚度复合材料层合板的概念,利用这种新的铺放方法所引起的复合材料层合板面内应力的重新分布,提高了复合材料层合板的屈曲载荷。并且利用ABAQUSTM软件对这种纤维曲线铺放的复合材料层合板进行了建模计算... 本文介绍了一种纤维曲线铺放的变刚度复合材料层合板的概念,利用这种新的铺放方法所引起的复合材料层合板面内应力的重新分布,提高了复合材料层合板的屈曲载荷。并且利用ABAQUSTM软件对这种纤维曲线铺放的复合材料层合板进行了建模计算,验证了其面内受力情况下,屈曲载荷显著提高,幅度达14%左右。 展开更多
关键词 复合材料 层合板 屈曲 纤维曲线铺放 变刚度 面内受力
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管式变摩擦阻尼器的减振性能试验与数值模拟 被引量:24
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作者 彭凌云 周锡元 闫维明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期12-16,25,共6页
提出一种具有变刚度特征的管式变摩擦阻尼器,该阻尼器的主要部件包括套筒和装于其内并可来回移动的摩擦环。摩擦环外径略大于套筒内径,当摩擦环装入套筒后将产生装配应力,因而当摩擦环左右移动时接触面上将产生摩擦力。变摩擦的功能是... 提出一种具有变刚度特征的管式变摩擦阻尼器,该阻尼器的主要部件包括套筒和装于其内并可来回移动的摩擦环。摩擦环外径略大于套筒内径,当摩擦环装入套筒后将产生装配应力,因而当摩擦环左右移动时接触面上将产生摩擦力。变摩擦的功能是通过在套筒壁中摩擦环初始所在部位适当开缝的方式实现的。由于在套筒壁中部开了缝,在其初始状态阻尼器套筒对内环几乎没有约束应力,这样在非工作状态套筒与内环之间的摩擦力就很小了。研究表明,在结构中安装这类变摩擦阻尼器以后,可以使得系统具有半主动变刚度的特征:即在结构偏离平衡位置时,阻尼器的套筒提供越来越大的围束力,导致套筒和内部摩擦环之间产生越来越大的摩擦力,从而能阻止结构位移增加;在结构返回平衡位置时,阻尼器提供反向摩擦力,其幅值逐渐减小,使结构在复位过程中振动速度得到抑制。对此种被动变摩擦阻尼器的性能试验和有限元数值模拟都证明在工程结构中应用该阻尼器能够达到主动变刚度控制效果,装置非常简单,而变刚度控制系统则是需要计算机和伺服反馈阻尼器支持的。由于该阻尼器构造简单,出力大,价格低廉,能够适应各种结构和机械工程减振控制的需求,因此具有很好的推广应用前景。 展开更多
关键词 变摩擦阻尼器 性能试验 有限元分析 变刚度
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主-被动复合变刚度柔性关节设计与分析 被引量:22
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作者 史延雷 张小俊 张明路 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期55-62,共8页
为解决传统刚性机器人在特定领域应用受限问题,为其设计一款同时具有主、被动变刚度特性的复合式柔性关节。通过调查研究国内外变刚度柔性关节结构,对变刚度柔性关节按结构原理分为杠杆机构、凸轮机构两类,并基于凸轮机构原理,通过紧凑... 为解决传统刚性机器人在特定领域应用受限问题,为其设计一款同时具有主、被动变刚度特性的复合式柔性关节。通过调查研究国内外变刚度柔性关节结构,对变刚度柔性关节按结构原理分为杠杆机构、凸轮机构两类,并基于凸轮机构原理,通过紧凑化设计实现了主-被动变刚度在同一关节的整合。建立该柔性关节数学模型,并对凸轮槽曲线进行了优化设计,得到了关节等效刚度随柔性变形量逐渐增大的凸轮槽曲线,在此基础上对柔性关节进行了刚度特性分析。对关节样机进行了静态刚度测量及动态抛掷试验,结果表明该变刚度柔性关节能够实现主、被动刚度调节功能,且在结构设计上适应现有机器人机构应用。 展开更多
关键词 机器人关节 柔性关节 变刚度
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气动肌肉的刚度特性分析 被引量:15
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作者 隋立明 王祖温 包钢 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期242-244,共3页
对气动肌肉的静动态刚度进行了理论分析 ,提出了气动肌肉气压刚度概念并得到了其表达式 ,探讨了不同因素对气动肌肉刚度的影响 。
关键词 气动肌肉 变刚度 静动态刚度 气压刚度
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三维振动强化抛光振动台变刚度弹性支承调谐固频的探讨 被引量:19
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作者 夏季 曾国英 +4 位作者 刘继光 杨乾华 文代名 肖九一 宋红文 《机械设计》 CSCD 北大核心 2004年第6期24-27,共4页
振动强化、抛光技术用于对复杂异型曲面工件进行表面强化、抛光处理。对三维强化、抛光振动台变刚度弹性支承调谐固频的问题进行了探讨。理论分析计算与实验研究表明 :这种调谐方式是有效的。
关键词 强化 抛光 振动台 变刚度 弹性支承 固频 调谐
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向心式变摩擦阻尼器控制结构地震反应分析 被引量:10
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作者 李惠 彭君义 +1 位作者 周锡元 张平 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2001年第S1期66-73,共8页
介绍了向心式变摩擦阻尼器的原理及其基本力学性能,探讨了安装向心式变摩擦阻尼器结构在自由振动和强迫振动时的动力特性和动力反应特点,揭示了向心式变摩擦阻尼器引起结构抖振的机理,对安装向心式变摩擦阻尼器的结构的地震反应进行... 介绍了向心式变摩擦阻尼器的原理及其基本力学性能,探讨了安装向心式变摩擦阻尼器结构在自由振动和强迫振动时的动力特性和动力反应特点,揭示了向心式变摩擦阻尼器引起结构抖振的机理,对安装向心式变摩擦阻尼器的结构的地震反应进行了分析,研究了向心式变摩擦阻尼器的参数对结构动力特性及地震反应的影响,给出了受控结构的非线性反应谱。 展开更多
关键词 向心式变摩擦阻尼器 变刚度控制 结构被动控制 变结构 摩擦阻尼器 耗能
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冲击载荷作用于掩护梁对液压支架的影响分析 被引量:16
10
作者 万丽荣 刘鹏 +1 位作者 孟昭胜 芦艳洁 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2462-2467,共6页
为研究液压支架掩护梁受到冲击载荷之后对支架运动趋势、受力状态以及掩护梁结构的影响,利用多体动力学分析软件ADAMS建立支架的数值仿真模型。模型中掩护梁通过Hypermesh前处理软件进行柔性化设置,立柱与平衡千斤顶由弹簧阻尼系统等效... 为研究液压支架掩护梁受到冲击载荷之后对支架运动趋势、受力状态以及掩护梁结构的影响,利用多体动力学分析软件ADAMS建立支架的数值仿真模型。模型中掩护梁通过Hypermesh前处理软件进行柔性化设置,立柱与平衡千斤顶由弹簧阻尼系统等效替代,其中立柱刚度设置为变刚度,支架初撑力由立柱等效弹簧预载荷提供,顶板压力采用某静载荷垂直施加于顶板上方,直接顶和基本顶岩块垮塌砸落于掩护梁所产生的冲击载荷由某阶跃载荷进行模拟。基于上述模型,分析了冲击载荷作用于掩护梁不同位置时,顶梁水平前移变化、顶梁与顶板接触力变化、各处铰接点力变化以及掩护梁应力变化,结果表明,载荷作用位置不同所引起支架的各种变化趋势也不同。这可以对支架的稳定性控制和结构强度设计提供参考。 展开更多
关键词 掩护梁 冲击载荷 变刚度 力变化
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非线性阻尼变刚度半主动结构振动控制 被引量:5
11
作者 李敏霞 刘季 《振动工程学报》 EI CSCD 1998年第3期333-339,共7页
提出了具有非线性阻尼器的可变刚度系统及其半主动振动控制理论与方法,通过对5层钢框架试验模型的仿真计算,分析了非线性阻尼变化对结构振动响应的影响。分析结果表明:所提出的半主动控制系统能够有效地减小结构的振动反应。
关键词 振动控制 半主动控制 变刚度 非线性阻尼
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考虑增设变刚度抗风支座的隔震结构减震分析 被引量:16
12
作者 吴应雄 夏侯唐斌 +1 位作者 颜桂云 祁皑 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期851-859,共9页
基本风压较大地区的隔震结构,隔震层抗风是设计难题。提出隔震层设置变刚度钢板抗风支座来减少铅芯支座数量并提高减震效果的方案。以实际工程为背景,设定结构水平向减震系数小于0.53,0.40和0.27的目标,以此建立三种对比的结构模型并进... 基本风压较大地区的隔震结构,隔震层抗风是设计难题。提出隔震层设置变刚度钢板抗风支座来减少铅芯支座数量并提高减震效果的方案。以实际工程为背景,设定结构水平向减震系数小于0.53,0.40和0.27的目标,以此建立三种对比的结构模型并进行时程分析。结果表明:采用隔震橡胶支座和变刚度抗风支座两者相结合的隔震层布置形式合理,达到降低结构地震响应、提高隔震效果和满足抗风设计的目标,但两者数量需要优化设计,进一步提出为保证结构正常使用,铅芯支座水平承载力设计值宜接近风荷载作用下隔震层水平剪力标准值。对抗风支座进行数值模拟和静载荷抗剪试验,结合结构模型时程分析,阐明了抗风支座变刚度的工作机理,表明了抗风支座在正常使用和小震作用条件下提供水平承载力,中震作用条件下屈服破坏退出工作,结构减震效果不变。 展开更多
关键词 隔震结构 抗风支座 变刚度 地震响应 试验研究
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一种新型金属变摩擦耗能器的研发与应用 被引量:15
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作者 李华 张忠恩 汤二枚 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2012年第4期459-462,共4页
基于被动控制理论,提出一种新型的金属变摩擦耗能阻尼器。通过改变金属摩擦面的摩擦面积,使摩擦系数具有随位移改变而变化的特性。在金属摩擦学理论的基础上,建立了金属变摩擦耗能器的阻尼力计算模型与产品的开发。理论计算与实验数据表... 基于被动控制理论,提出一种新型的金属变摩擦耗能阻尼器。通过改变金属摩擦面的摩擦面积,使摩擦系数具有随位移改变而变化的特性。在金属摩擦学理论的基础上,建立了金属变摩擦耗能器的阻尼力计算模型与产品的开发。理论计算与实验数据表明:新型金属变摩擦耗能器的减震性能显著优于常规阻尼器,避免了传统阻尼装置(如油阻尼器)存在的造价高、维护复杂、易漏油的问题;克服了常规摩擦耗能器不能在不同大小荷载作用下保持同样控制效果的缺点,能做到抗震耗能器在不同荷载下保持很好的抗震效果,真正做到"小震小位移少耗能,大震大位移多耗能"的智能控制。 展开更多
关键词 变摩擦 摩擦耗能器 金属耗能器 摩擦系数 变刚度
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变质量、变阻尼、变刚度结构系统的动力响应 被引量:8
14
作者 孙焕纯 宋亚新 张典仁 《计算结构力学及其应用》 CAS CSCD 1996年第2期127-137,共11页
本文首次提出了变质量、变阻尼、变刚度结构系统的动力响应问题,并根据抓斗卸船机的工作过程导出了结构系统的动力方程及解法。最后给出了工程实际算例。
关键词 动力响应 变质量 变阻尼
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柔性齿条式变刚度关节驱动器设计与研究 被引量:15
15
作者 王伟 刘立冬 +2 位作者 魏来 刘斐 贠超 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期26-33,共8页
关节驱动器对于提升机器人环境适应能力和降低能量消耗具有重要意义。设计并实施一种柔性齿条式变刚度关节驱动器,能够根据任务需要,实时调节关节刚度。详细阐述关节驱动器的变刚度原理,详细展示该关节驱动器的机械结构。建立柔性齿条... 关节驱动器对于提升机器人环境适应能力和降低能量消耗具有重要意义。设计并实施一种柔性齿条式变刚度关节驱动器,能够根据任务需要,实时调节关节刚度。详细阐述关节驱动器的变刚度原理,详细展示该关节驱动器的机械结构。建立柔性齿条式关节驱动器的静力学模型,推导关节刚度与调整位移之间的理论关系式。完成了软件仿真和系统试验,验证了本方案的可行性。柔性齿条式变刚度关节驱动器能够有效缩小驱动器的整体体积,同时具有较大的刚度调整范围以及较短的刚度调节时间。 展开更多
关键词 变刚度 柔性齿条 关节驱动器 机器人
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变刚度布桩复合地基模型试验研究 被引量:12
16
作者 张武 高文生 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期905-910,共6页
以模型试验方法研究了变刚度复合地基的承载特征、沉降分布、变形影响范围、桩土荷载分担比及基桩荷载传递特性。试验数据表明:在荷载较大的核心筒区密集布桩而在荷载较小的边角区稀疏布桩或不布桩,能有效地减少基础沉降差,同时减少基... 以模型试验方法研究了变刚度复合地基的承载特征、沉降分布、变形影响范围、桩土荷载分担比及基桩荷载传递特性。试验数据表明:在荷载较大的核心筒区密集布桩而在荷载较小的边角区稀疏布桩或不布桩,能有效地减少基础沉降差,同时减少基桩工程量,复合地基筏下布桩的平均桩顶反力应小于基桩的单桩极限承载力以保证基础总体沉降满足安全要求。 展开更多
关键词 复合地基 变刚度 模型试验 沉降:荷载分担比
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三维振动台的仿真设计 被引量:14
17
作者 曾国英 刘继光 夏季 《机械设计》 CSCD 北大核心 2005年第4期46-48,共3页
振动强化、抛光技术用于对复杂异型曲面工件进行表面强化、抛光处理。在三维强化、抛光振动台数学建模的基础上,用Matlab建立了仿真程序,并与结构设计同步进行,采用交互式方式确定了变刚度的结构设计参数。实际结果表明:这种设计方式是... 振动强化、抛光技术用于对复杂异型曲面工件进行表面强化、抛光处理。在三维强化、抛光振动台数学建模的基础上,用Matlab建立了仿真程序,并与结构设计同步进行,采用交互式方式确定了变刚度的结构设计参数。实际结果表明:这种设计方式是非常有效的。 展开更多
关键词 强化 抛光 振动台 变刚度 固频 仿真
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基于MRE的变刚度变阻尼减振器设计研究 被引量:13
18
作者 毕凤荣 曹荣康 +1 位作者 Xu Wang 马腾 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期192-198,共7页
针对磁流变弹性体材料的变刚度及变阻尼特性,将其成功应用于半主动控制减振器研究中。设计专用磁场发生夹具,制备了具有良好磁流变效应的磁流变弹性体材料,并对其力学性能参数进行测试;根据磁流变弹性体材料在挤压工作模式和剪切工作模... 针对磁流变弹性体材料的变刚度及变阻尼特性,将其成功应用于半主动控制减振器研究中。设计专用磁场发生夹具,制备了具有良好磁流变效应的磁流变弹性体材料,并对其力学性能参数进行测试;根据磁流变弹性体材料在挤压工作模式和剪切工作模式的特性,设计了刚度、阻尼均可变化的减振器,并利用有限元软件对该设计方案进行电磁场仿真分析;试制减振器原理样机,在INSTRON万能拉压试验机上,测试其在不同磁感应强度下的变刚度变阻尼特性。试验结果表明:在模拟半主动控制策略下其动刚度变化最大可达55.4%,阻尼变化可达214.3%,证明了该设计方案的可行性。 展开更多
关键词 磁流变弹性体 减振器 变阻尼 变刚度 半主动控制
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变刚度连续型机械臂设计与控制 被引量:13
19
作者 耿仕能 王友渔 +2 位作者 陈丽莎 王聪 康荣杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1391-1400,共10页
针对空间机械臂碰撞过程中产生的冲击和破坏问题,提出一种能被动适应碰撞且能保证操作精度的可变刚度丝驱动连续型机械臂。在以超弹镍钛合金丝为支撑脊椎和驱动部件的基础结构上,设计了一种利用温控记忆合金改变关节内摩擦力的变刚度方... 针对空间机械臂碰撞过程中产生的冲击和破坏问题,提出一种能被动适应碰撞且能保证操作精度的可变刚度丝驱动连续型机械臂。在以超弹镍钛合金丝为支撑脊椎和驱动部件的基础结构上,设计了一种利用温控记忆合金改变关节内摩擦力的变刚度方法。通过运动学分析得到机械臂驱动空间、构型空间和工作空间之间的坐标映射及速度雅克比矩阵,并结合末端位置反馈设计了一个稳定的闭环运动控制器。在检测丝驱动力的基础上提出了一种碰撞识别方法和相应的变刚度控制策略。运动控制和变刚度控制的实验结果表明该连续型机械臂具有良好的运动控制精度和刚度调节能力。 展开更多
关键词 连续型机械臂 变刚度 太空操作
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电液式变刚度结构振动控制系统的稳定性分析 被引量:8
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作者 李敏霞 刘季 《振动与冲击》 EI CSCD 1999年第2期81-83,共3页
本文首先介绍了电液式可变刚度系统的原理,然后给出了其结构振动控制系统的方程,最后对该控制系统的稳定性进行了分析研究。
关键词 结构振动控制 可变刚度 稳定性 电液式
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