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      多構態柔彈性驅動器的設計與控制研究

      型號:

      B4-003


      概要


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      產品介紹


                   

      千萬年的生物進化過程,讓生物系統具備了人工系統難以企及的環境適應能力和高能量效率特征,以腿部運動為代表的移動方式更是在優勝劣汰的進化中勝出,成為了最為普遍且重要的運動模式。

                     

      以生物靈感為啟發設計出輕量化、自感知、自適應、變剛度、高承載、高能效的智能關節是足式機器人真正在復雜地形環境開展實際應用的關鍵。其中集感知、驅動和控制一體化的高性能智能關節的設計與控制理論已成為目前制約著足式機器人實際應用所面臨的一項亟待解決的關鍵技術難題。遺憾的是,迄今人類尚未探尋到能與生物系統相媲美的工程技術解決方案。仿生關節的設計技術不能重構生物關節的自感知與變剛度特性,以及傳統驅動元件不能滿足仿生關節對驅動功率、能量效率和碰撞安全穩定性的要求是導致人工仿生關節系統與生物關節運動系統之間差距的主要原因。

                

      傳統單一驅動模式的彈性驅動器很難同時滿足不同環境和運動步態瞬間、整個運動周期以及落地階段對功率調制、能量效率和碰撞安全穩定性的要求。如何通過優化方式設計多構態彈性驅動器的參數和控制使其與關節性能相匹配成為亟待解決的技術難題。

      為了實現針對復雜地形環境的自適應高能效智能仿生關節的開發,以加快推進足類機器人高能效、輕量化、實用化的發展,魏敦文博士及其團隊原創性地提出基于新型彈性材料和變胞機構結合的多構態彈性驅動智能仿生關節的設計思想。利用彈性驅動器技術構建高性能剛柔耦合智能仿生關節的設計理論和控制策略,實現仿生關節在不同地形環境和步態條件下關節剛度的自適應調節,達到關節輸出功率的自適應調節、能量的高效利用和碰撞安全穩定性落地,為軍事負重足式機器人、跑跳機器人和關節機器人的研究提供理論基礎和關鍵技術支持。 

       

       

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