0601073人造物种起源:遗传机器人[刊,英]/Kim,通讯形式。为了研究这个问题并考察这种交互形式的 J-H,Lee,K-H,Kim,Y-D.∥ International Journal of潜力,我们决定在一个物理机器人系统中实现一个信 Control, Automation and Systems-2005,3(4)-564息素通讯实例。该项目受蜜蜂埋尸行为的启发。死亡 ~570 的蜜蜂会发出埋尸信息素,使路过的工蜂产生移走尸 建立了“人造物种起源”的研究基础,因为机器体行为。在机器人群中,这种行为的一个应用是确定 人就可以看作是一种人造生物。为了设计人造生物,失效机器人的位置并进行救援,其中失效机器人会发 提出了其通用内部体系结构,将人工染色体作为其重出一种信息素,作为某种形式的遇难信号。本文详细 要的元素。在PC机虚拟世界中将Rty作为人造生物,介绍了该项目所使用的机器人群,以及它们的传感器 测试了该世界中的第一个机器人“染色体”,它们是一与简单控制算法,这个算法模仿了蜜蜂的埋尸行为。 组计算机化的DNA代码,用来建立具有个性的机器人给出了实际实验与仿真的结果。图14表1参38 (人造生命),它们最终能复制其种类,甚至作为不同0601077用于机器人控制的共生算法[会,英]/Ward 的特种进行进化。将遗传代码植入在虚拟世界中生活KM, Siddique,MNH, Maguire,LP∥ Proceedings 的两个Rity,演示了人造染色体的有效性,以便确定 of the2005 IEEE Congress on Evolutionary Computa- Riy的个性。参9 on(vol3)-1988-1995 0601074动物与机器人的混合社会:微机器人与蟑螂 提出了一个受生物共生现象启发的算法。研究了 之间的协作形成[刊,英]/ Caprari,G, Colot,A 建立共生关系时得到的遗传多样性,并将共生算法应 Siegwart,R∥ EEE Robotics and Automation magazine.用于机器人正运动学控制问题。与其它进化优化技术 2005,12(2)-58-65 相比,共生算法在发现最优解方面是一个有效的范例。 LEURRE是一个欧洲计划,研究机器人与动物之在没有使用传统遗传算子的情况下保持了遗传多样 间在社会范畴内的协作。其主要目的是演示这种混合性。参20 社会的可能控制方式。该计划利用微型机器人 Alice0601078用来测试受生物学启发的气味烟羽跟踪策 进行了6个月的分析,确定蟑螂与机器人混合社会中略的多传感器机器人[会,英]/ Bailey,JK,wli 使用的新型机器人的规格。 Ins Bot的特征很多,使它MA.,Quin,RD.∥ Proceedings of the2005IEEE 成为一个高度集成系统。参18 ASME International Conference on Advanced Intelligent 0601075选择新的咀嚼方式:复制咀嚼行为的人类咀 Mechatronics(vol.2)-1477~-1481 嚼系统机器人模型[刊,英]/Xu,WL, Bronlund,J 许多危险物或有毒物都会向空气中发出特别的化 Kieser, J. //IEEE Robotics and Automation magazine 学物质或污染物。通过跟踪其空中“气味”来确定其 2005,12(2)-90~98 位置是辨识其位置的一种安全、可靠的方法。很多动 回顾了颚部结构及咀嚼肌方面的生物力学成果,物都可以通过跟踪自己释放的化学气味来确定环境资 在线性驱动器中表述了负责咀嚼运动的各主要肌肉。源的位置。机器人如能达到这些生物的性能,将是一 肌肉原点及插入被建模成一个球形关节,利用它,驱个重大的技术突破,将为确定分散的化学品的位置提 动器被放置在下颚骨与头骨之间,使各个驱动器总能供一种可靠的方法。为此,将一种适当的传感器装置 沿肌肉合力方向施加作用力。这产生了一个机器人平连接到现有的轮式机器人上。开发了风传感器,并集 台模型,其中以下颚骨作为移动板,以头骨作为接地成在装有化学传感器的平台上。该机器人可以自主地 板。我们利用头骨复制模型测量了该机器人模型的物测定风向,像动物跟踪气味一样逆风移动。今后,该 理尺寸及性质。利用 Solidworks与 OSMOS/Motion机器人将用来试验气味跟踪算法,这些算法受莫德珂 做了一些仿真,仿真内容为下颚骨在指定肌肉驱动作属天蛾及其它动物的启发。参11 用下的运动以及人的实际咀嚼模式所需的肌肉驱动作0601079灵巧仿生多肢体步行机器人的设计与控制 用。结果表明,该机器人模型适于复制人的咀嚼行为。[会,英]/ Summer,MD., Varley,RF, Stiver,J,A.∥Pro 参22 ceedings of the 2005 IEEE/ASME International Confe- 0601076机器人群中的信息素通讯:蜜蜂埋尸行为及 rence on Advanced Intelligent Mechatronics(vol.1) 其复制[刊,英]/ Purnamadjaja,AH, Russell,RA.414419 ∥ Robotica-2005,21(6)-731~742 介绍了一种能够竖直爬行的多肢体步行机器人 介绍了一个在机器人群中实现蜜蜂埋尸行为的项该机器人称作 RIDES(远程基础设施发送与进入系 目。信息素通讯是协调昆虫群体活动的一种有效手段,统)。概述了机械、电气与控制体系结构,给出了其当 包括食物采集、警报与自卫、同种类的复制与识别 前结果。该机器人的主要任务是城市/工业环境中的搜 相似地,信息素可以在机器人之间提供一种有价值的救操作。根据预计,适应复杂的室内、室外地形以及
11 0601073 人造物种起源：遗传机器人[刊，英]/Kim， J.-H.，Lee，K.-H.，Kim，Y.-D.∥International Journal of Control，Automation and Systems.—2005，3(4).—564 ~570 建立了“人造物种起源”的研究基础，因为机器 人就可以看作是一种人造生物。为了设计人造生物， 提出了其通用内部体系结构，将人工染色体作为其重 要的元素。在PC机虚拟世界中将Rity作为人造生物， 测试了该世界中的第一个机器人“染色体”，它们是一 组计算机化的DNA代码，用来建立具有个性的机器人 (人造生命)，它们最终能复制其种类，甚至作为不同 的特种进行进化。将遗传代码植入在虚拟世界中生活 的两个Rity，演示了人造染色体的有效性，以便确定 Rity的个性。参9 0601074 动物与机器人的混合社会：微机器人与蟑螂 之间的协作形成[刊，英]/Caprari，G.，Colot，A.， Siegwart，R.∥IEEE Robotics and Automation Magazine. —2005，12(2).—58~65 LEURRE 是一个欧洲计划，研究机器人与动物之 间在社会范畴内的协作。其主要目的是演示这种混合 社会的可能控制方式。该计划利用微型机器人 Alice 进行了 6 个月的分析，确定蟑螂与机器人混合社会中 使用的新型机器人的规格。InsBot 的特征很多，使它 成为一个高度集成系统。参 18 0601075 选择新的咀嚼方式：复制咀嚼行为的人类咀 嚼系统机器人模型[刊，英]/Xu，W.L.，Bronlund，J.， Kieser，J.∥IEEE Robotics and Automation Magazine， 2005，12(2).—90~98 回顾了颚部结构及咀嚼肌方面的生物力学成果， 在线性驱动器中表述了负责咀嚼运动的各主要肌肉。 肌肉原点及插入被建模成一个球形关节，利用它，驱 动器被放置在下颚骨与头骨之间，使各个驱动器总能 沿肌肉合力方向施加作用力。这产生了一个机器人平 台模型，其中以下颚骨作为移动板，以头骨作为接地 板。我们利用头骨复制模型测量了该机器人模型的物 理尺寸及性质。利用 Solidworks 与 COSMOS/Motion 做了一些仿真，仿真内容为下颚骨在指定肌肉驱动作 用下的运动以及人的实际咀嚼模式所需的肌肉驱动作 用。结果表明，该机器人模型适于复制人的咀嚼行为。 参 22 0601076 机器人群中的信息素通讯：蜜蜂埋尸行为及 其复制[刊，英]/Purnamadjaja，A.H.，Russell，R.A. ∥Robotica.—2005，21(6).—731~742 介绍了一个在机器人群中实现蜜蜂埋尸行为的项 目。信息素通讯是协调昆虫群体活动的一种有效手段， 包括食物采集、警报与自卫、同种类的复制与识别。 相似地，信息素可以在机器人之间提供一种有价值的 通讯形式。为了研究这个问题并考察这种交互形式的 潜力，我们决定在一个物理机器人系统中实现一个信 息素通讯实例。该项目受蜜蜂埋尸行为的启发。死亡 的蜜蜂会发出埋尸信息素，使路过的工蜂产生移走尸 体行为。在机器人群中，这种行为的一个应用是确定 失效机器人的位置并进行救援，其中失效机器人会发 出一种信息素，作为某种形式的遇难信号。本文详细 介绍了该项目所使用的机器人群，以及它们的传感器 与简单控制算法，这个算法模仿了蜜蜂的埋尸行为。 给出了实际实验与仿真的结果。图 14 表 1 参 38 0601077 用于机器人控制的共生算法[会，英]/Ward， K.M.，Siddique，M.N.H.，Maguire，L.P.∥Proceedings of the 2005 IEEE Congress on Evolutionary Computation(vol.3).—1988~1995 提出了一个受生物共生现象启发的算法。研究了 建立共生关系时得到的遗传多样性，并将共生算法应 用于机器人正运动学控制问题。与其它进化优化技术 相比，共生算法在发现最优解方面是一个有效的范例。 在没有使用传统遗传算子的情况下保持了遗传多样 性。参 20 0601078 用来测试受生物学启发的气味烟羽跟踪策 略的多传感器机器人[会，英]/Bailey，J.K.，Willis， M.A.，Quinn，R.D.∥Proceedings of the 2005 IEEE/ ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics(vol.2).—1477~1481 许多危险物或有毒物都会向空气中发出特别的化 学物质或污染物。通过跟踪其空中“气味”来确定其 位置是辨识其位置的一种安全、可靠的方法。很多动 物都可以通过跟踪自己释放的化学气味来确定环境资 源的位置。机器人如能达到这些生物的性能，将是一 个重大的技术突破，将为确定分散的化学品的位置提 供一种可靠的方法。为此，将一种适当的传感器装置 连接到现有的轮式机器人上。开发了风传感器，并集 成在装有化学传感器的平台上。该机器人可以自主地 测定风向，像动物跟踪气味一样逆风移动。今后，该 机器人将用来试验气味跟踪算法，这些算法受莫德珂 属天蛾及其它动物的启发。参 11 0601079 灵巧仿生多肢体步行机器人的设计与控制 [会，英]/Summer，M.D.，Varley，R.F.，Stiver，J.A.∥Proceedings of the 2005 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics(vol.1).— 414~419 介绍了一种能够竖直爬行的多肢体步行机器人， 该机器人称作 RIDES(远程基础设施发送与进入系 统)。概述了机械、电气与控制体系结构，给出了其当 前结果。该机器人的主要任务是城市/工业环境中的搜 救操作。根据预计，适应复杂的室内、室外地形以及
损毁的城市/工业装置需要很大的自由度。同样地,设06010836-SPS并联机床工作空间分析[刊,中]/赵 计了一种新机构与控制器来满足这种需要。参15 迎祥,鲁开讲,郭旭侠∥机械设计-205,22(8) 0601080基于所抽取的蟑螂移动机构进行行走与爬37~39 行的机器人[会,英]/wei,TE,Quin,RD,Ritz- 选用局部坐标系和球铰的转角描述了动平台的位 mann,RE.∥ Proceedings of the2005IEEE/ASME置,分析了运动副转角、杆长、支链干涉等因素对并 International Conference on Advanced Intelligent Me-联机器人工作空间的影响。结合并联机床的加工要求 chatronics(vol 2)-1471-1476 研究了工作空间及其随自转角的变化规律 MechaRoachⅡl是一种正在开发的六足机器人,它0601084一种特殊3-UPU并联平台机构瞬时运动特 能够在水平面行走,在斜面或竖直网格表面上爬行,性[刊,中]/李仕华,黄真∥中国机械工程-2005 它可以用来检测两个表面之间的跨越策略。研究了蟑16(18)-1641~1646 螂完成这种跨越的移动原理,并针对这种机器人开发 利用反螺旋和主螺旋的方法分别研究了一种特殊 了将这些原理进行抽象的机构。这些原理包括腿部与3-UPU并联平台机构上下平台平行时的瞬时运动特 足部形态的特征、腿部柔顺性、步态适应及身体弯曲。性。得出该机构在上下平台平行时,机构具有沿坐标 MechaRoach装有一台驱动电机、一台转向电机以及轴轴线方向的移动和以xy坐标轴轴线或其平行的直 一台驱动身体弯曲关节的电机。驱动电机为所有6条线为轴线的转动,是三自由度机构。绘制了上下平台 腿提供动力,每条腿使用四杄机枃来复制蟑螂的足部平行时所有运动螺旋的空间分布图。硏究结果丰富了 轨迹。蟑螂可以在第一、第二胸节之间向下弯曲身体,欠秩三自由度并联机构的理论,对机器人的控制以及 还可以在竖直面爬行与水平面行走之间的切换过程中轨迹规划等诸多问题都有很重要的意义 向上树起身体。与之相似, MechaRoachⅡ的身体关节0601085利用 GRAFCET说明移动机器人操作器的操 可以在跨越过程中向上或向下抬起机器人的前部。机作[刊,英]/ Martinez,MA., Martinez,JL.∥ Robotica 器人正常情况下以三足步态行走,对侧腿的相差为-2005,21(6)-789791 180°,但使用被动扭转柔性装置使对侧腿达到爬行相 研究了安装在移动机器人上的操作器的工作组织 位。参20 方式。各机器人任务由几项导航与操纵操作组成。这 0601081草履虫在机械刺激下膜电位变化的建模项硏究中,当移动机器人停止运动时,借助图形说明 刊,日]/平野旭,让敏夫,泷口升∥计测自动制御工具 Gragcet对机器人手臂的动作进行排序。针对运 学会论文集-2005,41(4)-351~357 送录像带任务,在RAM-2移动操作器上成功实现了 针对草履虫在环境刺激下产生的膜电位变化,提这个方法。图6表1参7 出了一个新模型。该模型不仅能够基于 Hodekin-Hux-0601086重力影响下三维多关节伸展运动的自然冗 ley方程计算膜电位,而且还可以计算利用实际组织不余度分解[刊,英]/ Sekimoto,M, Arimoto,S.∥ Journal 能测量的纤毛中的内部Ca2浓度。它有助于根据实际 of Robotic Systems-200,22(11-607-623 组织的机制来复制草履虫的行为。仿真实验表明,该 针对冗余自由度情况下的三维多关节伸展运动 计算机模型能够复制实际组织的特征。图7表1参21提出了一个简单的控制方法,它既没有引入性能指数 其他 来唯一地求解逆运动学,也没有计算任务坐标系相对 于关节坐标系的雅可比矩阵的伪逆。控制信号由以下 06010826/6型 Stewart机构姿态奇异及非奇异姿态3项的线性叠加构成:(1)用于阻尼成形的角速度反 工作空间分析[刊,中]/曹毅,黄真,丁华锋∥机械工馈:(2)具有一个刚度参数的任务空间位置误差反馈 程学报一2005,41(8)-50~55 (3)基于势能不确定参数估算值的重力补偿,它不必计 推导出了6/6型 Stewal机构处于固定位置时机构算相对于任务空间目标点的逆关节位置。对闭环动力 的姿态奇异轨迹的解析表达式。利用 Stewart机构的学进行了理论分析,并利用五自由度全臂模型进行了 位置反解并综合考虑所有的结构约束条件,首次提出一系列计算机仿真,指明了协作调整阻尼系数的重要 种计算6/6型 Stewart机构的非奇异姿态工作空间的性以及它与刚度参数选择的关系。如果阻尼系数是根 离散算法,并通过计算机仿真给出6/6型 Stewart机构据初始时刻的惯性矩阵以及刚度参数进行协调选择 的非奇异姿态工作空间的三维可视化描述。6/6型的,则端点渐近地收敛于目标位置,且不会发生任何 Stewart机构的非奇异姿态工作空间能保证机构在整自运动就可以达到目标位置。图9表5参17 个姿态工作空间内不发生任何的运动干涉和奇异位形0601087腿式移动中的地面参考点:定义、生物轨迹 现象,因此为该机构的设计和使用提供了重要的理论及控制意义[刊,英]/ Popovic,MB, Goswami,A 依据。 Herr, H. / /The International Journal of robotics resea
12 损毁的城市/工业装置需要很大的自由度。同样地，设 计了一种新机构与控制器来满足这种需要。参 15 0601080 基于所抽取的蟑螂移动机构进行行走与爬 行的机器人[会，英]/Wei，T.E.，Quinn，R.D.，Ritzmann，R.E.∥Proceedings of the 2005 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics(vol.2).—1471~1476 MechaRoach II 是一种正在开发的六足机器人，它 能够在水平面行走，在斜面或竖直网格表面上爬行， 它可以用来检测两个表面之间的跨越策略。研究了蟑 螂完成这种跨越的移动原理，并针对这种机器人开发 了将这些原理进行抽象的机构。这些原理包括腿部与 足部形态的特征、腿部柔顺性、步态适应及身体弯曲。 MechaRoach II 装有一台驱动电机、一台转向电机以及 一台驱动身体弯曲关节的电机。驱动电机为所有 6 条 腿提供动力，每条腿使用四杆机构来复制蟑螂的足部 轨迹。蟑螂可以在第一、第二胸节之间向下弯曲身体， 还可以在竖直面爬行与水平面行走之间的切换过程中 向上树起身体。与之相似，MechaRoach II 的身体关节 可以在跨越过程中向上或向下抬起机器人的前部。机 器人正常情况下以三足步态行走，对侧腿的相差为 180°，但使用被动扭转柔性装置使对侧腿达到爬行相 位。参 20 0601081 草履虫在机械刺激下膜电位变化的建模 [刊，日]/平野旭，辻敏夫，泷口升∥计测自动制御 学会论文集.—2005，41(4).—351~357 针对草履虫在环境刺激下产生的膜电位变化，提 出了一个新模型。该模型不仅能够基于 Hodgkin-Huxley 方程计算膜电位，而且还可以计算利用实际组织不 能测量的纤毛中的内部 Ca2+浓度。它有助于根据实际 组织的机制来复制草履虫的行为。仿真实验表明，该 计算机模型能够复制实际组织的特征。图 7 表 1 参 21 其他 0601082 6/6型 Stewart机构姿态奇异及非奇异姿态 工作空间分析[刊，中]/曹毅，黄真，丁华锋∥机械工 程学报.—2005，41(8).—50~55 推导出了6/6型Stewart机构处于固定位置时机构 的姿态奇异轨迹的解析表达式。利用 Stewart 机构的 位置反解并综合考虑所有的结构约束条件，首次提出 一种计算6/6型Stewart机构的非奇异姿态工作空间的 离散算法，并通过计算机仿真给出 6/6 型 Stewart 机构 的非奇异姿态工作空间的三维可视化描述。6/6 型 Stewart 机构的非奇异姿态工作空间能保证机构在整 个姿态工作空间内不发生任何的运动干涉和奇异位形 现象，因此为该机构的设计和使用提供了重要的理论 依据。 0601083 6-SPS 并联机床工作空间分析[刊，中]/赵 迎祥，鲁开讲，郭旭侠∥机械设计.—2005，22(8).— 37~39 选用局部坐标系和球铰的转角描述了动平台的位 置，分析了运动副转角、杆长、支链干涉等因素对并 联机器人工作空间的影响。结合并联机床的加工要求， 研究了工作空间及其随自转角的变化规律。 0601084 一种特殊 3-UPU 并联平台机构瞬时运动特 性[刊，中]/李仕华，黄真∥中国机械工程.—2005， 16(18).—1641~1646 利用反螺旋和主螺旋的方法分别研究了一种特殊 3-UPU 并联平台机构上下平台平行时的瞬时运动特 性。得出该机构在上下平台平行时，机构具有沿坐标 轴轴线方向的移动和以 x、y 坐标轴轴线或其平行的直 线为轴线的转动，是三自由度机构。绘制了上下平台 平行时所有运动螺旋的空间分布图。研究结果丰富了 欠秩三自由度并联机构的理论，对机器人的控制以及 轨迹规划等诸多问题都有很重要的意义。 0601085 利用 GRAFCET 说明移动机器人操作器的操 作[刊，英]/Martínez，M.A.，Martínez，J.L.∥Robotica. —2005，21(6).—789~791 研究了安装在移动机器人上的操作器的工作组织 方式。各机器人任务由几项导航与操纵操作组成。这 项研究中，当移动机器人停止运动时，借助图形说明 工具 Gragcet 对机器人手臂的动作进行排序。针对运 送录像带任务，在 RAM-2 移动操作器上成功实现了 这个方法。图 6 表 1 参 7 0601086 重力影响下三维多关节伸展运动的自然冗 余度分解[刊，英]/Sekimoto，M.，Arimoto，S.∥Journal of Robotic Systems.—2005，22(11).—607~623 针对冗余自由度情况下的三维多关节伸展运动， 提出了一个简单的控制方法，它既没有引入性能指数 来唯一地求解逆运动学，也没有计算任务坐标系相对 于关节坐标系的雅可比矩阵的伪逆。控制信号由以下 3 项的线性叠加构成：(1)用于阻尼成形的角速度反 馈；(2)具有一个刚度参数的任务空间位置误差反馈； (3)基于势能不确定参数估算值的重力补偿，它不必计 算相对于任务空间目标点的逆关节位置。对闭环动力 学进行了理论分析，并利用五自由度全臂模型进行了 一系列计算机仿真，指明了协作调整阻尼系数的重要 性以及它与刚度参数选择的关系。如果阻尼系数是根 据初始时刻的惯性矩阵以及刚度参数进行协调选择 的，则端点渐近地收敛于目标位置，且不会发生任何 自运动就可以达到目标位置。图 9 表 5 参 17 0601087 腿式移动中的地面参考点：定义、生物轨迹 及控制意义[刊，英]/Popovic，M.B.，Goswami，A.， Herr，H.∥The International Journal of Robotics Resear-
ch-2005,24(12)-1013~1032 与离散的符号,在符号空间中分配动力学可产生空间 零力矩点(ZMP)、足部旋转指标点(FRD以及重连续性,选择适当的基可以保持系统的比例性。图8 心力矩中心点(CMP)在仿生学与足式机器人的运动参14 辨识与控制中是重要的地面参考点。本文研究了人类 正常步行时的这些参考点,讨论了它们在足式机器控 四机器人机构 制中的适用性。由于FRI是作为足部旋转指标提出的, 因此我们假设在早期单支撑阶段,当足部在地面上保 操作器机构 持平坦时,FRI将紧密跟踪ZMP,但在单支撑的晚期,0601090基于机电一体化的机器人灵巧手手指的研 当脚跟离地、足部转动时将严重偏离ZMP。此外,由制[刊,中]/刘伊威,刘宏,姜力∥哈尔滨工业大学学 于在整个步行周期内旋转角动量都很小,因此我们假报-2005,37(8)-1022-1024,1028 设CMP在整个步态周期内都不会离开地面支撑处 运用机电一体化设计思想,设计了新一代灵巧手 并紧密地跟随ZMP。利用一个仿人形的模型测试了这手指,具有3个自由度,由3个体积小、出力大的无 些假设,其中使用的动力学与运动学数据源自10个人刷直流电机驱动,机械传动系统采用刚性的减速器 以自选速度步行时的数据。我们发现,在腿跟离地过齿轮及连杆传动,使手指具有很好的刚度。该手指具 程中,FRI与ZMP的平均分离距离在它们的测量精度有丰富的感觉功能,包括位置感觉、力力矩感觉以及 范围内(足长的0.1%)。因此,FRI点并不是足部旋转温度感觉等。该手指集机械本体、驱动、传感器及电 加速度的充分量度,我们提出了改型FRI点。最后,路为一体,最大限度地实现了灵巧手手指的集成化、 我们发现CMP从未离开地面支撑处,CMP与ZMP模块化。 的平均分离距离也很小(足长的14%,这说明了人体06010913-D0F平面并联机器人的类型分析与运动 在平地步行中调节旋转角动量是多么紧密。图8表1学[刊,中/刘平安,方跃法∥机床与液压-2005 参58 0601088基于SD与生物体信号方法评估欢闹机器人 根据3-DOF平面并联机器人过渡关节为转动关 的情绪[会,英J/ Hashimoto,H, Takeda,D, Ohyama,节或移动关节,推知其过渡(关节)变量为转动变量或 Y∥ Proceedings of the2005 IEEEASME International移动变量,将其分为两种类型,即过渡变量为转动变 Conference on Advanced Intelligent Mechatronics(wol.量的第一类和过渡变量为移动变量的第二类平面并联 1)-152~157 机器人。并导出了各类型具有的标准运动学模型及其 介绍了一种欢闹机器人的情绪评估,这种机器人解的结构。类型一的运动学正解为一元六次方程,最 可以在主人周围摆动。这种评估基于SD(语义微分)多有六组解;类型二的为一元二次方程,最多有两组 法与RRV(R-R波方差)法,利用心电图(ECG)作为生解。反解运动学模型为一元二次方程或有惟一解。 物信号源。SD法能够有效地测量情绪,RRⅤ法适于0601092基于大行程柔性铰链的并联机器人刚度分 根据心跳来考察生理状态。SD法表明,只有当机器析[刊,中]/孙立宁,董为,杜志江∥机械工程学报 人摆动时,人才会表现出大的响应,而当机器人只是 2005,41(8)-90~95 遮挡人时,人并没有多大的响应。而且,文中证实, 基于大行程柔性铰链的并联机器人系统可以在立 这些方法是相关的,RRV法能够有效地进行实时评方厘米级的工作空间内提供亚微米级的运动精度。所 估。参15 采用的大行程柔性铰链的几何参数及其在空间内的布 0601089利用动力学信息处理系统实现连续符号空置,将会直接决定并联机器人的系统刚度,从而间接 间的设计及全身运动的生成[刊,日]/冈田昌史,中村的影响整体系统的工作空间、承载能力和驱动负荷等 仁彥∥日本日本口求卜学会誌-2005,23(7)一一系列系统性能。提出了大行程柔性铰链基于刚度方 858~863 程的弹性模型,采用刚度组集的方法并通过建立协调 利用从环境中得到的时间序列数据,获取了一些方程,构建得到整体系统的刚度模型。进而进行了系 符号,利用符号操作来进行数据处理与生成,这是智统刚度性能分析,得到系统刚度影响图谱,为这类新 能的一些较高级的功能。在机器人智能的实现方面,型的柔性并联机器人的设计与开发提供了有力依据。 设计符号操作系统是一种快速的途径。对于需要处理0601093新型三维移动3-RRUR并联平台机构及其位 大量信息的现实世界机器人而言,比例性及时空连续置分析[刊,中]/李仕华,黄真∥机械设计-2005, 性是信息处理系统的重要问题。本文将动力学置于功22(8)一3942 能空间中,利用动力学信息处理系统设计了空间连续 为了丰富并联少自由度机器人的机型,提出了 的符号空间。利用这种动力学连接连续的传感器信号种能实现空间三维移动的并联机器人机构模型,该模
13 ch.—2005，24(12).—1013~1032 零力矩点(ZMP)、足部旋转指标点(FRI)以及重 心力矩中心点(CMP)在仿生学与足式机器人的运动 辨识与控制中是重要的地面参考点。本文研究了人类 正常步行时的这些参考点，讨论了它们在足式机器控 制中的适用性。由于 FRI 是作为足部旋转指标提出的， 因此我们假设在早期单支撑阶段，当足部在地面上保 持平坦时，FRI 将紧密跟踪 ZMP，但在单支撑的晚期， 当脚跟离地、足部转动时将严重偏离 ZMP。此外，由 于在整个步行周期内旋转角动量都很小，因此我们假 设 CMP 在整个步态周期内都不会离开地面支撑处， 并紧密地跟随 ZMP。利用一个仿人形的模型测试了这 些假设，其中使用的动力学与运动学数据源自 10 个人 以自选速度步行时的数据。我们发现，在腿跟离地过 程中，FRI 与 ZMP 的平均分离距离在它们的测量精度 范围内(足长的 0.1%)。因此，FRI 点并不是足部旋转 加速度的充分量度，我们提出了改型 FRI 点。最后， 我们发现 CMP 从未离开地面支撑处，CMP 与 ZMP 的平均分离距离也很小(足长的 14%)，这说明了人体 在平地步行中调节旋转角动量是多么紧密。图 8 表 1 参 58 0601088 基于 SD 与生物体信号方法评估欢闹机器人 的情绪[会，英]/Hashimoto，H.，Takeda，D.，Ohyama， Y.∥Proceedings of the 2005 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics(vol. 1).—152~157 介绍了一种欢闹机器人的情绪评估，这种机器人 可以在主人周围摆动。这种评估基于 SD(语义微分) 法与 RRV(R-R 波方差)法，利用心电图(ECG)作为生 物信号源。SD 法能够有效地测量情绪，RRV 法适于 根据心跳来考察生理状态。SD 法表明，只有当机器 人摆动时，人才会表现出大的响应，而当机器人只是 遮挡人时，人并没有多大的响应。而且，文中证实， 这些方法是相关的，RRV 法能够有效地进行实时评 估。参 15 0601089 利用动力学信息处理系统实现连续符号空 间的设计及全身运动的生成[刊，日]/冈田昌史，中村 仁彥∥日本日本ロボット学会誌.—2005，23(7).— 858~863 利用从环境中得到的时间序列数据，获取了一些 符号，利用符号操作来进行数据处理与生成，这是智 能的一些较高级的功能。在机器人智能的实现方面， 设计符号操作系统是一种快速的途径。对于需要处理 大量信息的现实世界机器人而言，比例性及时空连续 性是信息处理系统的重要问题。本文将动力学置于功 能空间中，利用动力学信息处理系统设计了空间连续 的符号空间。利用这种动力学连接连续的传感器信号 与离散的符号，在符号空间中分配动力学可产生空间 连续性，选择适当的基可以保持系统的比例性。图 8 参 14 四 机器人机构 操作器机构 0601090 基于机电一体化的机器人灵巧手手指的研 制[刊，中]/刘伊威，刘宏，姜力∥哈尔滨工业大学学 报.—2005，37(8).—1022~1024,1028 运用机电一体化设计思想，设计了新一代灵巧手 手指，具有 3 个自由度，由 3 个体积小、出力大的无 刷直流电机驱动，机械传动系统采用刚性的减速器、 齿轮及连杆传动，使手指具有很好的刚度。该手指具 有丰富的感觉功能，包括位置感觉、力/力矩感觉以及 温度感觉等。该手指集机械本体、驱动、传感器及电 路为一体，最大限度地实现了灵巧手手指的集成化、 模块化。 0601091 3-DOF 平面并联机器人的类型分析与运动 学[刊，中]/刘平安，方跃法∥机床与液压.—2005， (9).—14~16 根据 3-DOF 平面并联机器人过渡关节为转动关 节或移动关节，推知其过渡(关节)变量为转动变量或 移动变量，将其分为两种类型，即过渡变量为转动变 量的第一类和过渡变量为移动变量的第二类平面并联 机器人。并导出了各类型具有的标准运动学模型及其 解的结构。类型一的运动学正解为一元六次方程，最 多有六组解；类型二的为一元二次方程，最多有两组 解。反解运动学模型为一元二次方程或有惟一解。 0601092 基于大行程柔性铰链的并联机器人刚度分 析[刊，中]/孙立宁，董为，杜志江∥机械工程学报. —2005，41(8).—90~95 基于大行程柔性铰链的并联机器人系统可以在立 方厘米级的工作空间内提供亚微米级的运动精度。所 采用的大行程柔性铰链的几何参数及其在空间内的布 置，将会直接决定并联机器人的系统刚度，从而间接 的影响整体系统的工作空间、承载能力和驱动负荷等 一系列系统性能。提出了大行程柔性铰链基于刚度方 程的弹性模型，采用刚度组集的方法并通过建立协调 方程，构建得到整体系统的刚度模型。进而进行了系 统刚度性能分析，得到系统刚度影响图谱，为这类新 型的柔性并联机器人的设计与开发提供了有力依据。 0601093 新型三维移动 3-RRUR 并联平台机构及其位 置分析[刊，中]/李仕华，黄真∥机械设计.—2005， 22(8).—39~42 为了丰富并联少自由度机器人的机型，提出了一 种能实现空间三维移动的并联机器人机构模型，该模
型由3个RRUR分支构成。采用螺旋理论分析了它能的测试结果。基于上述特点设计了机器人臂并对其进 实现三维移动的机构学原理,计算了它的自由度,给行功能试验,结果表明,系统的关节驱动角与人臂相 出了其位置反解方程及其表达式,并进行了数值验证,等。参10 绘制了工作空间的形状。 0601098利用具有球形关节的气动人造肌肉控制机 0601094—种特殊的3-UPU并联角台机构的运动分器人臂[会,英]/ Yaegashi,K,Saga,N, Satoh, 析[刊,中]/李仕华,黄真∥机械设计-2005,22(7).T∥ Proceedings of the2005 IEEE International Confe 16~19 rence on Mechatronics and Automation -1093-1098 分析了一种特殊的三自由度3-UPU并联角台机 介绍了一种与人臂关系密切的机器人手臂,预期 构(支链移动副两端转动副相互垂直)的若干运动学问福利相关领域及老年人护理领域对它的需求将会增 题。利用虚设机构法导出了机构在初始位形下和沿ⅹ长。该手臂采用球形轴承与我们开发的气动人造肌肉 轴移动时的一阶综合影响系数矩阵,建立了动平台输驱动器。而且,为了实现相似性、安全性以及良好平 出速度与输入速度之间的关系,并绘制了速度和加速衡下的可控性,检验了控制律,考察了机构及驱动器 度的曲线图。研究结果对该并联机器人的设计及应用的特征。气动人造肌肉重量轻,功率大。此外,它可 都具有重要的意义。 以将废气排到大气中,因为其能量传输介质是空气。 06010954-U門PU并联机器人机构及其运动学[刊,与液压设备不同,它既不需要油箱,也不需要维护。 中]/赵铁石,陈江,王家春∥中国机械工程一2005,另外,即使对人造肌肉造成了损伤,它对人、对环境 16(22)-2034~2038 的安全性也较高,因为驱动器的基座是由柔性的聚合 提出了一种能实现空间三维移动和绕Z轴转动的物材料制成的。另一方面,因为该装置是由薄膜柱体 机构模型——一空间4UPU并联机器人机构模型。采用构成的,容易受外功的影响,将橡胶体积变化转化为 螺旋理论分析了4-UPU并联机器人机枃实现空间三轴向物理收缩,而且其被动特性较强,因此很难进行 移一转运动的机构学原理,计算了其自由度,讨论了精确的位置控制。为此,我们采用H控制法,它是 输入的合理性;给出了其位置反解的方法,导出了位种频率成形法,而且还针对非结构化的不确定因素建 置正解的封闭方程,进行了数值验证,并分析了该机立了一个坚固的系统。参 构的工作空间和奇异位形。该机构是一种过约束机构,0601099护理机器人的软手指机构的开发[会,英]/ 具有结构对称且相对简单、刚度大等优点,可用于开 Kajikawa,S,Kon,H, Kikuchi,K∥ Proceedings of 发新型工作台、并联机床、四维力传感器以及微操作the2005 IEEE International Conference on mechatro. 机器人等 nics and Automation -49-54 0601096具有解耦几何形状的三自由度平移操作器 提出了一个关节机构,它使机器人能够产生多方 刊,英]/Li,wM,Gao,F, Zhang,JJ,∥ Robotica.向被动柔顺运动,并估算外部力矩。这个关节利用硅 2005,21(6)-805~808 树脂垫作为弹性元件,将驱动器的运动转移到输出连 提出了一种新型三自由度平移并联操作器。该操杆。这些垫位于连杆与电机驱动盘之间。这些垫的弹 作器在ⅹ、y、z轴上做解耦运动,而且只使用了旋转性变形有助于产生被动的柔顺运动,以实现外部力矩 关节。研究了该操作器的结构与运动学。检验了机构并且还有助于估算这些外部力矩。针对护理服务设计 的奇异性,给出了标定方法。图3参19 了一个机器人,并将所提出的机构应用于该机器人的 0601097采用气动肌肉驱动器的机器人手臂屈肌机手指的掌骨一指骨关节(MP关节)。此外,通过几项 构[会,英]/Saga,N., Saikawa,T, Okano,H∥Pro-实验演示了该机构的基本特征。参6 ceedings of the2005 IEEE International Conference on0601100平面双足被动步行中足部形状的节省能量 Mechatronics and Automation -1261-1266 效果[刊,日]/田崎勇一,井村顺一∥日本日本口求 本文重点是解释采用气动人造肌肉的驱动器系统卜学会誌-2005,23(1)-131~138 以及我们开发的机器人臂。气动人造肌肉重量轻,输 研究了足部形状对双足机器人被动动态步行的能 出与柔性大。因此,将其引入到机器人手臂驱动器可量效率的影响。根据移动过程中动能的变化比较了两 以创造出轻型、柔性的机构,确保不发生碰撞。然而,种双足机器人。一种采用点式足,另一种采用线性足。 利用简单的气动人造肌肉作为驱动器实现自动平衡通过简化机器人模型证明,在稳态步行情况下,线性 时,却难以实现足够的关节驱动角,这是因为人造肌足比点式足机器人的行走速度快。数值仿真表明,上 肉的收缩能力有限。本文介绍了气动人造肌肉的结构述结论对于原模型(未做简化)也成立。提出了一个足 及收缩特点,解释了采用新设计的人造肌肉的驱动器部形状设计法。图6表3参10 系统的结构。此外,还给出了收缩特点及系统有效性0601101串联连杆操作器的阻抗匹配[刊,日]/仓爪
14 型由 3 个 RRUR 分支构成。采用螺旋理论分析了它能 实现三维移动的机构学原理，计算了它的自由度，给 出了其位置反解方程及其表达式，并进行了数值验证， 绘制了工作空间的形状。 0601094 一种特殊的 3-UPU 并联角台机构的运动分 析[刊，中]/李仕华，黄真∥机械设计.—2005，22(7). —16~19 分析了一种特殊的三自由度 3-UPU 并联角台机 构(支链移动副两端转动副相互垂直)的若干运动学问 题。利用虚设机构法导出了机构在初始位形下和沿 X 轴移动时的一阶综合影响系数矩阵，建立了动平台输 出速度与输入速度之间的关系，并绘制了速度和加速 度的曲线图。研究结果对该并联机器人的设计及应用 都具有重要的意义。 0601095 4-UPU 并联机器人机构及其运动学[刊， 中]/赵铁石，陈江，王家春∥中国机械工程.—2005， 16(22).—2034~2038 提出了一种能实现空间三维移动和绕 Z 轴转动的 机构模型——空间 4-UPU 并联机器人机构模型。采用 螺旋理论分析了 4-UPU 并联机器人机构实现空间三 移一转运动的机构学原理，计算了其自由度，讨论了 输入的合理性；给出了其位置反解的方法，导出了位 置正解的封闭方程，进行了数值验证，并分析了该机 构的工作空间和奇异位形。该机构是一种过约束机构， 具有结构对称且相对简单、刚度大等优点，可用于开 发新型工作台、并联机床、四维力传感器以及微操作 机器人等。 0601096 具有解耦几何形状的三自由度平移操作器 [刊，英]/Li，W.M.，Gao，F.，Zhang，J.J.∥Robotica. —2005，21(6).—805~808 提出了一种新型三自由度平移并联操作器。该操 作器在 x、y、z 轴上做解耦运动，而且只使用了旋转 关节。研究了该操作器的结构与运动学。检验了机构 的奇异性，给出了标定方法。图 3 参 19 0601097 采用气动肌肉驱动器的机器人手臂屈肌机 构[会，英]/Saga，N.，Saikawa，T.，Okano，H.∥Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation.—1261~1266 本文重点是解释采用气动人造肌肉的驱动器系统 以及我们开发的机器人臂。气动人造肌肉重量轻，输 出与柔性大。因此，将其引入到机器人手臂驱动器可 以创造出轻型、柔性的机构，确保不发生碰撞。然而， 利用简单的气动人造肌肉作为驱动器实现自动平衡 时，却难以实现足够的关节驱动角，这是因为人造肌 肉的收缩能力有限。本文介绍了气动人造肌肉的结构 及收缩特点，解释了采用新设计的人造肌肉的驱动器 系统的结构。此外，还给出了收缩特点及系统有效性 的测试结果。基于上述特点设计了机器人臂并对其进 行功能试验，结果表明，系统的关节驱动角与人臂相 等。参 10 0601098 利用具有球形关节的气动人造肌肉控制机 器人臂[会，英]/Yaegashi，K.，Saga，N.，Satoh， T.∥Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation.—1093~1098 介绍了一种与人臂关系密切的机器人手臂，预期 福利相关领域及老年人护理领域对它的需求将会增 长。该手臂采用球形轴承与我们开发的气动人造肌肉 驱动器。而且，为了实现相似性、安全性以及良好平 衡下的可控性，检验了控制律，考察了机构及驱动器 的特征。气动人造肌肉重量轻，功率大。此外，它可 以将废气排到大气中，因为其能量传输介质是空气。 与液压设备不同，它既不需要油箱，也不需要维护。 另外，即使对人造肌肉造成了损伤，它对人、对环境 的安全性也较高，因为驱动器的基座是由柔性的聚合 物材料制成的。另一方面，因为该装置是由薄膜柱体 构成的，容易受外功的影响，将橡胶体积变化转化为 轴向物理收缩，而且其被动特性较强，因此很难进行 精确的位置控制。为此，我们采用 H∞控制法，它是一 种频率成形法，而且还针对非结构化的不确定因素建 立了一个坚固的系统。参 9 0601099 护理机器人的软手指机构的开发[会，英]/ Kajikawa，S.，Kon，H.，Kikuchi，K.∥Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation.—49~54 提出了一个关节机构，它使机器人能够产生多方 向被动柔顺运动，并估算外部力矩。这个关节利用硅 树脂垫作为弹性元件，将驱动器的运动转移到输出连 杆。这些垫位于连杆与电机驱动盘之间。这些垫的弹 性变形有助于产生被动的柔顺运动，以实现外部力矩， 并且还有助于估算这些外部力矩。针对护理服务设计 了一个机器人，并将所提出的机构应用于该机器人的 手指的掌骨—指骨关节(MP 关节)。此外，通过几项 实验演示了该机构的基本特征。参 6 0601100 平面双足被动步行中足部形状的节省能量 效果[刊，日]/田崎勇一，井村顺一∥日本日本ロボ ット学会誌.—2005，23(1).—131~138 研究了足部形状对双足机器人被动动态步行的能 量效率的影响。根据移动过程中动能的变化比较了两 种双足机器人。一种采用点式足，另一种采用线性足。 通过简化机器人模型证明，在稳态步行情况下，线性 足比点式足机器人的行走速度快。数值仿真表明，上 述结论对于原模型(未做简化)也成立。提出了一个足 部形状设计法。图 6 表 3 参 10 0601101 串联连杆操作器的阻抗匹配[刊，日]/仓爪
亮,长谷川勉∥日本日本口求y卜学会誌一2005, 机器人指的操作能力与人相比差很多。一个原因 是机器人指的感知能力太差。触觉感知对于获取物体 提出了操作器动态性能的一个新指标,称作阻抗及接触状况的信息很重要。为了提高机器人指的操作 匹配椭球体或IME。以前曾提出过几个指标,来说明能力,设计了一种具有分布式触觉接收器的仿人软指 机器人操作器的静态性能与动态性能。例如,动态操该指由两个硬度不同的硅橡胶层构成,内含两种接收 作性椭球体①DME)描述了归一化关节转矩所产生的器,分别为应力仪与PⅤDF(聚偏氟乙烯)薄膜。该指 手部加速度的分布。操作力椭球体(MFE)则说明了从的结构与人相似,由骨、内层、外层以及内部随机分 关节到手的静态力传动。而IME说明的是从关节驱动布的接收器组成。利用实验结果说明了该指的感知能 器到所持物体的动态转矩一力传动效率。IME的概念力,通过推、擦物体,它可以识别5种不同的材料。 涉及一系列作为操作器性能指标的指数。DME与图10参22 MFE都可以推导成IME的特例表示。本文利用数值0601105被动步行中的固定点稳定性机构[刊,日]/ 实例说明了IME,其中包括跳跃机器人的腿部最优姿池俣吉人,佐野明人,藤本英雄∥日本日本口求y卜 态,最优主动刚度控制,以及向自由飞行操作器 学会誌-2005,23(7)-839846 展。图19参18 被动步行机可以沿缓坡下行,除重力外,不需要 060102多自由度机构的静态输出功率性质[刊,日]其它的能量来源。这种运动极有吸引力,因为其步态 有川敬辅∥日本日本口求卜学会誌一2005,23(2).实际上是自然的、理想的。而且,步行机可以表现出 254~262 稳定的极限周期。被动步行的动力学是极有意义的目 根据“功率维度”讨论了多自由度机构的静态性标,对理解人的移动、开发双足机器人非常重要。尽 质。特别是,给出了分析与评估静态输出功率性质的管被动步行机在机械上很简单,但它们属于混合式系 基本公式与标准。功率维度分析可以有效地提高多自统,存在开关条件,该条件结合了一些描述摆动运动 由度机枃的基本性能,例如提高输出功率、提高能量与腿部交换的非线性微分方程。因此,该系统较难分 效率、减轻重量等等。本文首先推导了功率维度分析析。本文重点是被动步行中固定点的稳定性机构。为 所必需的基本公式。然后,根据“功率符号”对“关了尽量实现简单性与清晰性,我们采用了一个双足模 节功率状态”进行分类。接着,指出了这些状态的不型,这是目前最简单的步行模型,并将脚跟冲击时刻 利影响;某些关节产生正功,同时某些关节产生负功。的腿部夹角看作是一个变量。利用离散动力学系统的 还给出了评估这些影响的标准。接着,重点研究了“关特征值推导了稳定性条件的方程。给出了构成固定点 节功率状态”与“可能输出功率”之间的关系。在各的物理结构及其稳定性机构。图5参14 关节输出功率有限的条件下,推导了可能输出功率的0601106三维索状主动机构“ACMR3”的设计开发及 范围。给出了一些条件,使输出功率最大。图12表1其基本操纵控制[刊,日]/森淳,山田浩也,广濑茂男 参12 ∥日本日本口求卜学会誌-2005,23(7)-886~ 0601103利用受机械约束的二自由度鞋对人的足机897 构进行功能分析[刊,日]/才田崇王,太田裕一,横小 研究了“主动索状机构(ACM)”的机构设计,它 路泰义∥日本日本口求”卜学会誌-2005,23(4)一是一种细长的蛇形功能体,可以完成三维运动。我们 443~448 设计了一种三维ACM机,称作ACMR3,尽管其尺 重点研究了机器人足机构的自由度。为了令双足寸小、重量轻,但它可以产生很大的输出力矩。研究 机器人实现与人相似的移动功能,我们应大量观察人了这种机构的二维蛇形运动的三维操纵控制。这里 的移动,从而了解人足机构的基本知识。提出了一种操纵是指绕偏转、俯仰、滚动轴圆周的路线变化。而 具有二自由度趾部件的新型机械鞋。趾部分的两个趾且,检验了一些新的推进形式,例如“存在侧滚的蛇 板独立地运动,它们能以各种方式对人足进行约束。3形运动”(其控制法基于滚动轴的操纵)与“正弦抬升 个人配戴这种机械鞋进行了行走,运动路线分别为直移动”(它是一种特殊的俯仰轴操纵形式)。利用最新 线、Z形及障碍滑雪路线。测量了他们的行走速度、的ACM-R3模型首次实际实现了这些新的推进方法 趾部关节角及足部压力中心。这些观察表明,采用这并通过测量各节点产生的力矩通过实验检验了运动能 种趾机构的双足机器人有可能比传统双足机器人走得力。图29表1参15 更快。图14表3参9 0601107采用超声电机及弹性元件的五指机器人手 0601104皮肤中装有触觉接收器的仿人软指[刊,的开发[刊,日]/山野郁男,前野隆司∥日本日本口 日]/多田泰德,细田耕,浅田稔∥日本日本口求y卜求”卜学会誌-2005,23(8)-977~985 学会誌-2005,23(4)-482487 开发了一种模仿人手的机器人手。机器人手采用
15 亮，长谷川勉∥日本日本ロボット学会誌.—2005， 23(2).—245~253 提出了操作器动态性能的一个新指标，称作阻抗 匹配椭球体或 IME。以前曾提出过几个指标，来说明 机器人操作器的静态性能与动态性能。例如，动态操 作性椭球体(DME)描述了归一化关节转矩所产生的 手部加速度的分布。操作力椭球体(MFE)则说明了从 关节到手的静态力传动。而 IME 说明的是从关节驱动 器到所持物体的动态转矩—力传动效率。IME 的概念 涉及一系列作为操作器性能指标的指数。DME 与 MFE 都可以推导成 IME 的特例表示。本文利用数值 实例说明了 IME，其中包括跳跃机器人的腿部最优姿 态，最优主动刚度控制，以及向自由飞行操作器的扩 展。图 19 参 18 0601102 多自由度机构的静态输出功率性质[刊，日] /有川敬辅∥日本日本ロボット学会誌.—2005，23(2). —254~262 根据“功率维度”讨论了多自由度机构的静态性 质。特别是，给出了分析与评估静态输出功率性质的 基本公式与标准。功率维度分析可以有效地提高多自 由度机构的基本性能，例如提高输出功率、提高能量 效率、减轻重量等等。本文首先推导了功率维度分析 所必需的基本公式。然后，根据“功率符号”对“关 节功率状态”进行分类。接着，指出了这些状态的不 利影响；某些关节产生正功，同时某些关节产生负功。 还给出了评估这些影响的标准。接着，重点研究了“关 节功率状态”与“可能输出功率”之间的关系。在各 关节输出功率有限的条件下，推导了可能输出功率的 范围。给出了一些条件，使输出功率最大。图 12 表 1 参 12 0601103 利用受机械约束的二自由度鞋对人的足机 构进行功能分析[刊，日]/才田崇王，太田裕一，横小 路泰义∥日本日本ロボット学会誌.—2005，23(4).— 443~448 重点研究了机器人足机构的自由度。为了令双足 机器人实现与人相似的移动功能，我们应大量观察人 的移动，从而了解人足机构的基本知识。提出了一种 具有二自由度趾部件的新型机械鞋。趾部分的两个趾 板独立地运动，它们能以各种方式对人足进行约束。3 个人配戴这种机械鞋进行了行走，运动路线分别为直 线、Z 形及障碍滑雪路线。测量了他们的行走速度、 趾部关节角及足部压力中心。这些观察表明，采用这 种趾机构的双足机器人有可能比传统双足机器人走得 更快。图 14 表 3 参 9 0601104 皮肤中装有触觉接收器的仿人软指[刊， 日]/多田泰德，细田耕，浅田稔∥日本日本ロボット 学会誌.—2005，23(4).—482~487 机器人指的操作能力与人相比差很多。一个原因 是机器人指的感知能力太差。触觉感知对于获取物体 及接触状况的信息很重要。为了提高机器人指的操作 能力，设计了一种具有分布式触觉接收器的仿人软指。 该指由两个硬度不同的硅橡胶层构成，内含两种接收 器，分别为应力仪与 PVDF(聚偏氟乙烯)薄膜。该指 的结构与人相似，由骨、内层、外层以及内部随机分 布的接收器组成。利用实验结果说明了该指的感知能 力，通过推、擦物体，它可以识别 5 种不同的材料。 图 10 参 22 0601105 被动步行中的固定点稳定性机构[刊，日]/ 池俣吉人，佐野明人，藤本英雄∥日本日本ロボット 学会誌.—2005，23(7).—839~846 被动步行机可以沿缓坡下行，除重力外，不需要 其它的能量来源。这种运动极有吸引力，因为其步态 实际上是自然的、理想的。而且，步行机可以表现出 稳定的极限周期。被动步行的动力学是极有意义的目 标，对理解人的移动、开发双足机器人非常重要。尽 管被动步行机在机械上很简单，但它们属于混合式系 统，存在开关条件，该条件结合了一些描述摆动运动 与腿部交换的非线性微分方程。因此，该系统较难分 析。本文重点是被动步行中固定点的稳定性机构。为 了尽量实现简单性与清晰性，我们采用了一个双足模 型，这是目前最简单的步行模型，并将脚跟冲击时刻 的腿部夹角看作是一个变量。利用离散动力学系统的 特征值推导了稳定性条件的方程。给出了构成固定点 的物理结构及其稳定性机构。图 5 参 14 0601106 三维索状主动机构“ACM-R3”的设计开发及 其基本操纵控制[刊，日]/森淳，山田浩也，广濑茂男 ∥日本日本ロボット学会誌.—2005，23(7).—886~ 897 研究了“主动索状机构(ACM)”的机构设计，它 是一种细长的蛇形功能体，可以完成三维运动。我们 设计了一种三维 ACM 机，称作 ACM-R3，尽管其尺 寸小、重量轻，但它可以产生很大的输出力矩。研究 了这种机构的二维蛇形运动的三维操纵控制。这里， 操纵是指绕偏转、俯仰、滚动轴圆周的路线变化。而 且，检验了一些新的推进形式，例如“存在侧滚的蛇 形运动”(其控制法基于滚动轴的操纵)与“正弦抬升 移动”(它是一种特殊的俯仰轴操纵形式)。利用最新 的 ACM-R3 模型首次实际实现了这些新的推进方法， 并通过测量各节点产生的力矩通过实验检验了运动能 力。图 29 表 1 参 15 0601107 采用超声电机及弹性元件的五指机器人手 的开发[刊，日]/山野郁男，前野隆司∥日本日本ロ ボット学会誌.—2005，23(8).—977~985 开发了一种模仿人手的机器人手。机器人手采用