发布时间：2023-03-08 15:28:04
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的机器人技术论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
（一）学校与企业的“微”距离学校与企业间的“微”距离可通过远程技术来实现。现代远程教学是基于计算机网络而展开的，主要采用多种媒体技术进行集成交互和通信联系的教学方式。企业与学校要充分发挥远程教育师生分离、非面对面组织教学的特点，突破空间与时间的界限，使学生可以随时随地学习，使教师可以随时随地传授知识。可以说，适时地运用现代远程教学可以更为便捷地完成校企间的联合教学，也节约学校和企业的人力、物力资源。
（二）企业的“新”活力多媒体技术的交互性特点可以激发设计人才的创新思维，为企业输入“新血液”。现代的人机交互界面已经从传统的命令行式的交互向多通道、多感官式交互方向发展。交互式的教学方式在信息传播者和受众间能实时交换信息，从而激起设计人才学习的主动性，提高设计人才的想象力、创造力，激发他们的创新设计思维。创新设计思维正是推动企业发展的不竭动力。
（三）人才“真”体验设计人才利用模拟教学方式实现教学过程的“真”体验。模拟教学创造出贴近学习内容的实践环境，让学习者在有情境、情绪的具象背景下学习。艺术设计教学具有抽象性特征，模拟教学法能化抽象为具象，更好地表达教学内容。利用模拟教学的方法可以实现设计人才从学校到企业的自然过渡，解决学校艺术设计教学日益脱离实践的问题。
（四）校企间实时交流校企间通过视频会议进行“实时”交流。视频会议系统是通过视、音频和多媒体通信技术实现的、支持人们远距离进行实时信息交流与共享、开展协同工作的应用系统。视频会议能让信息交流、思想表达更直观。通过视频会议系统可以实现校企间设计人才与专业老师、企业技术人员之间的实时互动，让校企双方有沟通信息、协调关系、保持平衡的桥梁和纽带。
二、在校企合作基地中，推动多媒体技术创新
在校企合作基地场所，校企双方为实现在校所学与企业实践的有机结合，学校实验室研究成果和企业的设备、技术实现优势互补，共同发展。如何在校企合作培养设计人才的同时，推动多媒体技术创新成为一个值得深思的问题。
（一）基地建设中人才的多重定位在实行校企合作中，设计人才的多元化培养是基地建设的主要方向。设计人才在校所学的理论知识在企业中得到实践，实现产学结合，提高设计人才的就业竞争力。设计人才使用媒体技术可提升设计工作效率，新媒体技术的强大功能，更为设计提供便捷的手段。设计人才在媒体技术的帮助下不断进步的同时，也推动基地建设中媒体技术的创新：一方面，随着媒体技术的不断发展，它的产生已经不再只属于编程人员的工作了，要建立一个符合受众心理审美需求、符合人机工学、便于操作的媒体界面，需要基地在媒体建设上培养掌握设计理论、动画流程的设计人才。另一方面，设计人才本身就是媒体技术的受众，通过使用才知道媒体技术的优缺点，同时也知道自己真正需要怎样的媒体技术来为自己更好地服务，从而在多元化人才定位培养中促进基地多媒体技术创新。
（二）多媒体技术完善产学研基地的建立通过校企合作建立产学研基地，不仅加强科研技术交流，也为学院的设计人才提供专业的实验基地。在基地里，双方可以就能够提高学院科研水平和企业自身的硬件、软件进行建设，而媒体技术就是其中之一。如2010年，中国科技大学与中科院声学研究所联合共建的“新媒体技术创新人才培养基地”，旨在合作培养交叉学科的本科生、研究生，并为本科生、研究生和科研人员提供网络新媒体技术与业务试验、测试环境，培养具备产学研用综合创新能力的复合型科技人才。
三、结语
(一)增加企业经营成本的风险
技术创新人才的离职会加大中小企业的经营成本。技术创新人才离职后使企业关键岗位工作停滞，为维持正常的生产经营活动企业需招聘新员工来填补因老员工的离职而产生的职位空缺。企业要重新招聘、培训员工，在新员工的招聘过程中会产生一定的招聘成本;新员工从被录用到正式上岗工作，这期间企业还要花费相应的培训费用。当员工在中小企业工作一定年限、在本企业能够独当一面、为本企业创造新价值，从而真正成为本企业的技术创新人才时，其离职又会增加企业的离职成本。
(二)泄露企业核心技术、经验和商业机密的风险
技术创新人才通常都掌握着企业的关键技术、工作过程中形成的经验或商业机密，这些都是企业核心竞争力的构成部分，是企业在竞争中获得优势的保证，也是企业长期积累的结果。技术创新人才的流失会随之带走企业的核心竞争力，这对中小企业的危害是极大的。因为技术创新人才的流失基本上都是发生在同行业的，他们或者自己创业，或者流向同行业竞争对手，这将增强竞争对手的实力，影响原企业的持续发展，减弱其核心竞争力，甚至致使企业走向衰亡。
(三)影响团队向心力、凝聚力的风险
中小企业的技术创新工作一般都是通过团队协作的方式进行的，只有团队中的每个人都充分发挥其聪明才干，企业的目标才能得以实现。因此，团队中技术创新人才的流失，一方面会影响团队的向心力、凝聚力，使团队的工作进程减慢，工作效率下降;另一方面还会影响在职员工的情绪，使得在职员工人心涣散，工作积极性下降，甚至引发整个企业技术创新人才的流失。
(四)引发企业信任危机的风险
员工不仅代表自身形象，在某种意义上说也代表企业形象，技术创新人才的流失会使企业的外部形象受损。因为技术创新人才的流失会引发外界对该企业的种种猜想，他们会认为员工在企业不能得到良好的发展、企业的经营状况较差或是管理水平不高，等等;同时，技术创新人才的流失还会使投资商、客户对中小企业产生不良印象，进而流失一部分投资商和客户。
二、中小企业技术创新人才管理风险的成因
(一)社会层面
1．地区经济发展水平。
目前，我国地区间经济发展不平衡的现象比较严重，东南沿海和一些大中城市经济发展较快，而西部地区和一些小城市经济发展相对较慢。经济发达地区能提供较多的发展机会、较高的薪酬待遇且用人机制比较灵活，引发一些经济欠发达地区的技术创新人才为了获得更多的发展机会以及更好的薪酬待遇向经济发达地区流动。
2．技术创新人才的供需。
随着我国经济的快速发展，中小企业数量逐年增加，规模不断壮大，每年中小企业数量都保持7%～8%的增长率。截至2013年，我国中小企业总数已超过5651万家，占全部企业数量的99．8%，①这必然会加大对技术创新人才的需求数量。目前，技术创新人才处于“卖方”市场，许多中小企业人才短缺现象比较严重，无形中增加了他们的市场要价能力，使得他们在企业间有很大的选择空间。一些人为了获得更好的发展，可能会从中小企业流向大型企业或者外资企业。
3．相关的政策及法律制度。
“双向选择”的就业观念，即用人单位自主选择所用员工、员工自主选择就业单位，为技术创新人才的流动提供了客观条件。有些在发展机会、薪酬待遇等方面处于相对劣势的创新人才为了使个人利益最大化往往会另谋高就，但目前国家对技术创新人才的流失以及流失对中小企业造成的利益损失并没有一套健全的政策、法律制度来约束。
(二)企业层面
1．技术创新人才管理制度。
与大企业相比较，中小企业生产规模小，员工人数少，资金拥有量小，组织结构简单，一般没有专门的机构或主管领导进行人才管理。即使有相关的人才管理部门，也多对技术创新人才管理风险没有引起足够的重视，管理水平低，暂未形成一套科学合理的管理制度，人才管理工作在组织、人力、制度上得不到有效的支撑和保障。许多中小企业在管理上还存在着权责不清、决策专断、管理者身兼数职的现象;有的甚至还是家族式管理模式，不重视人才管理体制建设，对人才的使用不能做到人尽其用。
2．企业文化建设。
企业文化是中小企业吸引、留住技术创新人才的内在因素，然而很多中小企业在发展过程中由于各种条件的限制，往往忽视或不重视自身文化建设，员工对企业缺乏认同感，导致员工个人价值观念和企业经营理念不相匹配。还有些中小企业的企业文化定位不清，层次结构不合理，内容过于简单，这种旧的企业文化未能与技术创新人才所需的以人为本、尊重人、关心人的良好文化氛围相协调，这也是导致人才流失的一个原因。
3．薪酬和福利水平。
薪酬、福利能满足人们的物质需求，且从某种意义上说也是个人价值和经济地位的一种体现。中小企业资金实力较弱，很难为技术创新人才提供丰厚的薪资，当与同行业的其他人相比会存在收入差距较大的现象时，就会导致中小企业技术创新人才心理失衡。同时，中小企业福利制度不完善，福利水平低，在失业、医疗、养老、公积金等劳动保障方面投入较少，这就加大了技术创新人才的不平衡感，因而一旦有企业愿意提供更高的工资、更好的福利待遇，他们就会另谋高就。
4．管理者的管理风险意识。
首先，很多中小企业人才风险管理体制不健全，管理者人才管理风险意识淡薄，没有人才管理风险的经验，缺乏人才流失的危机感。其次，一些中小企业技术创新人才储备量少。管理者不注重对技术创新人才“接班人”的培养，当技术创新人才外流时企业的关键人才便会衔接不上。
5．企业发展前景。
相关调查结果显示，技术创新人才在选择就业单位时所考虑的因素中企业的发展前景最为重要，占样本总量的38%，说明员工是愿意与企业共同发展的。如果企业具有良好的发展前景，发展目标明确，企业发展壮大会给员工提供更广阔的发展空间，并且企业注重将这些信息传递给员工，便可起到激励、稳定员工的作用。与大型企业相比，中小企业在技术、资金拥有量、人才质量、市场环境等方面处于劣势。一些中小企业在面对激烈的市场竞争或经营困难、决策失误时，会使员工对企业的发展前景感到一片渺茫，进而产生离职的想法。
(三)个人层面
1．工作现状满意度。
技术创新人才对目前工作状况的满意度主要包括:对工作环境的满意度、对工资水平的满意度、对期望与能力是否匹配的满意度、对工作挑战性的满意度、对工作与生活是否平衡的满意度、对个人发展的满意度、对工作中人际关系的满意度等，这些都是可能导致技术创新人才管理风险发生的因素。当技术创新人才对当前工作现状有较高满意度时，能提高团队成员的协同合作能力，调动员工工作积极性，他们将会以饱满的热情、积极的态度完成本职工作，并为企业创造更多的价值;反之，当他们对目前工作状况有较低满意度时，工作起来就会消极怠工，缺乏积极性和主动性。
2．职业发展。
一般情况下，每个员工都会为自己设计职业生涯规划。员工在企业工作一段时间后，如果企业能够提供良好的发展空间和就业机会，员工的个人目标能够得以实现，他们就会愿意在本企业中继续努力工作;反之则会离职。一些技术创新人才认为在中小企业中很难实现他们的职业生涯规划，因为中小企业对自身的发展计划没有明确的定位，同时不注重技术创新人才的职业发展，因此他们就会把流动看成是实现自我职业发展的一条途径。
3．忠诚度。
相关调查显示，企业发展前景是影响员工忠诚度的最重要因素之一，回收的有效问卷中有76%的被调查者认为影响员工忠诚度的因素是企业的发展前景。由此可见，员工比较看重企业的发展前景，并希望自己能与企业共同发展，实现共赢。一旦中小企业的发展出现问题，技术创新人才对企业的认同感便会下降，认为在企业中得不到尽可能多的支持和更好的自我实现的机会，这时他们会选择离开原来工作的企业。
4．家庭因素。
家庭因素也是影响技术创新人才流动的原因之一。如果家庭对技术创新人才工作的依赖度较高，说明其是家庭的主要经济来源，所承担的家庭责任也较大。技术创新人才的人生目标应包括家庭目标、生活目标和财务目标，不要一味地把财务目标定得很大而忽视了家庭与生活。另外，家庭因素还包括亲人不支持、子女上学或两地分居等。在这种情况下，他们会倾向于选择稳定的工作，不会轻易离开就职单位，因为离职时他们要考虑家庭因素。
5．个人结构因素。
有研究表明，年龄与人员流动呈反方向变化的关系，年龄越小流动率越大。这是因为年轻员工家庭负担小，跳槽时考虑的机会成本小，所以流动率高。随着年龄的增长，他们更愿意从事稳定的工作，而很多中小企业很难为其提供稳定的工作和相应的福利待遇，这也是技术创新人才流动的原因之一。中小企业的技术创新人才多是具有高学历、高智商，接受过良好的系统教育，在某一方面拥有企业所需技能的人，当企业所提供的工作岗位、待遇、工作环境等与自己的期望相差甚远时，他们很容易离开企业。
三、技术创新人才管理风险的规避
(一)加大政府政策支持
法国对增聘科技人员的中小企业给予一定的资金补助;德国对中小企业新聘科技人员的工资给予50%的支持，且在国家预算中拨出一定费用用于科技人员的培训;日本在京都及其他市区建立中小企业大学，专门为中小企业培训技术人员;美国在500多所高校为中小企业设立培训班。可见国外规避中小企业技术创新人才管理风险的主要做法是鼓励技术创新人才向中小企业流动和帮助中小企业培养所需的技术创新人才。我们应借鉴国外成功经验，政府应从本国实情出发，制定相应的政策帮助中小企业解决人才困境。首先，可对聘用技术创新人才的中小企业和到中小企业就职的技术创新人才给予一定的补助金;其次，建立健全人才流动的法律法规，完善人才市场、人事制度、保障制度，改变传统的就业观念;再次，鼓励相应的科研机构、高校与中小企业建立“双联”，科研机构定期派技术创新人才到中小企业指导工作，高校为中小企业委培其所需的技术创新人才;最后，设置专门的机构为中小企业培养、培训技术创新人才。
(二)努力实现柔性管理和刚性管理的匹配
柔性管理和刚性管理是两种相对的管理方式。刚性管理是以工作为核心，根据企业的工作需要，用规章制度强制要求员工必须以某种固定的形式去履行并完成自己的任务，而较少考虑员工个人的主观需要。柔性管理是从心理学和行为学的角度进行研究，以人为中心，采取自愿的方式，在员工心理产生潜在的说服力，使其自觉按照企业意志行动的管理模式，从而起到挖掘人的潜能、调动人的主动性和创造性的作用。根据马斯洛的需求层次理论，技术创新人才的需要应该是尊重的需要、自我实现的需要这类高层次的需要，柔性管理恰好能满足技术创新人才的高层次需要，更好地激发其工作动力，充分发挥其潜能，增强员工的责任感。技术创新人才通常自尊心、工作独立性都很强，不喜欢被刚性的、灵活性较差的管理体制所约束。相对而言，他们更喜欢在以人为本、能展现自己个性并发挥自己潜能的宽松环境中工作。“刚柔相济”是现代管理方式发展的新趋势，刚性管理是管理的前提和基础，柔性管理是管理的“剂”。没有体制机制的约束，柔性管理也难以执行，二者的有机结合才是提高管理效率之道。对于中小企业技术创新人才的管理而言，应以刚性管理为基础和前提，加大柔性管理的力度，努力实现柔性管理和刚性管理的匹配。
(三)实行全面薪酬管理
中小企业技术创新人才现行的薪酬模式包括工资、奖金和福利。中小企业为了吸引、留住和激励技术创新人才，在薪酬管理上投入了大量资金也采取了一定措施，但效果并不明显，仍然存在薪酬激励不足的问题。这说明现行薪酬模式对技术创新人才的激励存在局限性，有必要对其进行改革。笔者建议实行全面薪酬管理。全面薪酬模式是在合理可行的运作成本下，在保持总体薪酬水平基本不变的情况下，技术创新人才可自行选择薪酬要素组合，并随个人偏好和需求的变化周期性地给予重新选择的机会，由此构成一个不断循环的过程，最大限度地满足技术创新人才的个性化需求，达到薪酬水平与技术创新人才需求的最佳匹配。本文所指的全面薪酬是从满足技术创新人才需要的角度出发，其构成要素分为内在薪酬和外在薪酬两部分。外在薪酬的构成主要分为固定薪酬、福利及其他以货币形式表现的浮动薪酬方式三部分，这些构成要素能满足技术创新人才的低层次需要。内在薪酬的构成主要包括工作成就薪酬、个人发展薪酬和生活质量报酬三部分，这些构成要素能满足技术创新人才的高层次需要。全面薪酬管理是以员工为中心、以人为本、满足员工个性化需要为目的。在全面薪酬模式下，技术创新人才可在中小企业允许的范围内，根据自身兴趣爱好及需要自主选择薪酬要素组合，从而设计出令自己满意的薪酬方案。中小企业对技术创新人才实行全面薪酬管理能使企业在保持薪酬支付成本不变的同时提高对技术创新人才的激励，进而提高技术创新人才的企业认同感和凝聚力，最终增强企业的核心竞争力。
(四)建立创新型企业文化
目前，很多中小企业并没有真正建立自己的企业文化，更谈不上依据良好的企业文化来增强员工的向心力，从而实现用文化留人。由此看见，中小企业有必要依据自身特点从自身实际情况出发建立起适合自己的企业文化。中小企业建立的创新型企业文化应是一种以人为本的文化，以实现员工高层次需求为目的，培育技术创新人才的创新思想，并将创新思想转化为创新行动，树立在创新过程中允许失败、在失败中求创新的价值理念，企业内部努力营造良好的创新文化环境。创新型企业文化包括创新导向的企业价值观、创新导向的制度文化和创新导向的组织氛围等。技术创新人才有技术创新的欲望和能力，他们通过不断创造新价值的方式来获得企业认可，实现自我价值。中小企业应建立有利于调动、培养和支持技术创新的文化氛围或组织环境，为技术创新人才提供技术创新的机会，从而激发其从事技术创新活动的积极性、主动性，使他们能够快速开展技术创新活动。
(五)建立人才流失防范系统
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关键词：上肢康复训练机器人 青岛大学硕士开题报告范文 青岛论文 开题报告
一、 选题的目的和意义
据统计,我国60 岁以上的老年人已有1.12 亿。伴随老龄化过程中明显的生理衰退就是老年人四肢的灵活性不断下降，进而对日常的生活产生了种种不利的影响。此外，由于各种疾病而引起的肢体运动性障碍的病人也在显著增加，与之相对的是通过人工或简单的医疗设备进行的康复理疗已经远不能满足患者的要求。随着国民经济的发展，这个特殊群体已得到更多人的关注，治疗康复和服务于他们的产品技术和质量也在相应地提高，因此服务于四肢的康复机器人的研究和应用有着广阔的发展前景。
目前世界上手功能康复机器人的研究出于刚起步状态，各种机器人产品更是少之又少，在国内该领域中尚处于空白状态，临床应用任重而道远，因此对手功能康复机器人的研究有广阔的应用前景和重要的科学意义。
目前大多数手功能康复设备存在以下一些问题：康复训练过程中，缺乏对关节位置、关节速度的观测和康复力的柔顺控制，安全性能有待提高;大多数手功能康复设备没有拇指的参与;感知功能差，对康复治疗过程的力位信息和康复效果不能建立起有效地评价。本课题针对以上问题，采用气动人工肌肉驱动的手指康复训练机器人实现手指康复训练的多自由度运动，不仅降低了设备成本，更重要的是提高了系统对人类自身的安全性和柔顺性，且具有体积小，运动的强度和速度易调整等特点。
课题的研究思想符合实际国情和康复机器人对系统柔顺性、安全性、轻巧性的高要求 。它将机器人技术应用于患者的手部运动功能康复，研究一种柔顺舒适、可穿戴的手功能康复机器人，辅助患者完成手部运动功能的重复训练，其轻便经济、穿卸方便，尤其适于家庭使用，既可为患者提供有效的康复训练，又不增加临床医疗人员的负担和卫生保健。
综上所述，气动人工肌肉驱动手指康复训练机器人的设计是气压驱动与机器人技术相结合在康复医学领域内的新应用，具有重要的科学意义。
二、 国内外研究动态
2.1 国外研究动态
美国是研究气动肌肉机构最多的国家，主要集中在大学。
华盛顿大学的生物机器人实验室从生物学角度对气动肌肉的特性作了深入研究，从等效做功角度建模，并进行失效机理分析，制作力假肢和仿人手臂用于脊椎反射运动控制研究。
vanderbilt 大学认知机器人实验室(cognitive robotics lab, crl)研制了首个采用气动肌肉驱动的爬墙机器人，并应用于驱动智能机器人(intelligent soft-arm control, isac)的手臂。
伊利诺伊大学香槟分校的贝克曼研究所对图像定位的5自由度soft arm 机械手采用神经网络进行高精度位置控制和轨迹规划。亚利桑那州立大学设计了并联弹簧的新结构气动肌肉驱动器，可以同时得到收缩力和推力，并与工业界合作开发了多种用于不同部位肌肉康复训练的小型医疗设备。
英国salford 大学高级机器人研究中心对气动肌肉的应用作了长期的系统研究，开发了用于核工业的操作手、灵巧手、仿人手臂以及便携式气源和集成化气动肌肉，目前正在研究10 自由度的下肢外骨骼以及仿人手的远程控制。
法国国立应用科学学院(instituted national dissidences appliqués, insa)研究了气动肌肉的动静态性能和多种控制策略，目前正在研制新型驱动源的人工肌肉以及在远程医疗上的应用。
比利时布鲁塞尔自由大学制作了新型的折叠式气动肌肉用于驱动两足步行机器人，实现了运动控制。
日本bridgestone 公司在rubber tauter 之后又发明了多种不同结构的气动肌肉。德国festoon 公司发明了适合工业应用的气动肌腱fluidic muscle，寿命可达1000万次以上，同时还对气动肌肉的应用作了许多令人耳目一新的工作。英国shadow 公司研制了目前世界上最先进的仿人手。美国的kinetic muscles 公司与亚利桑那州立大学合作开发了多种用于肌肉康复训练的小型医疗设备。
lilly采用基于滑动模的参数自适应控制策略，实现了单气动肌肉驱动的关节位置控制。
2.2 国内研究动态
自20 世纪90 年代以来，我国陆续开始了气动肌肉的研究。
北京航空航天大学的宗光华较早开始气动肌肉的研究，分析了其非线性特性、橡胶管弹性及其自身摩擦对驱动模型的影响，并应用于五连杆并联机构，通过刚度调节实现柔顺控制。
上海交通大学的田社平等运用零极点配置自适应预测控制、非线性逆系统控制以及基于神经网络方法，实现单自由度关节的快速、高精度位置控制。
哈尔滨工业大学的王祖温等分析了气动肌肉结构参数对性能的影响、气动肌肉的静动态刚度特性以及与生物肌肉的比较，提出将气动肌肉等效为变刚度弹簧，设计了气动肌肉驱动的具有4 自由度的仿人手臂、外骨骼式力反馈数据手套和6 足机器人，采用输入整形法解决关节阶跃响应残余震荡问题。
北京理工大学的彭光正等先后进行了单根人工肌肉、单个运动关节以及3 自由度球面并联机器人的位置及力控制，采用了模糊控制、神经网络等多种智能控制算法，并设计了6 足爬行机器人和17 自由度仿人五指灵巧手。
哈尔滨工业大学气动中心的隋立明博士也通过实验得到了气动人工肌肉的一个更简洁的修正模型和经验公式并对两根气动人工肌肉组成的一个简单关节系统进行实验建模和采用位置闭环的控制方法进一步验证气动人工肌肉的模型。
上海交通大学的林良明也对气动人工肌肉的轨迹学习控制进行了仿真研究给出了学习的收敛性的初步结论为下一步的学习控制奠定了基础。其中田社平通过对气动人工肌肉收缩在频率域上的数学模型并对它的结构及其静动态特性进行了理论分析建立了相应的静态力学方程。
2003年付大鹏等，以机械手抓取物体为分析对象，采用矩阵法来描述机械手的运动学和动力学问题，以四阶方阵变换三维空间点的齐次坐标为基础，将运动、变换和映射与矩阵计算联系起来建立了机械手的运动数学模型，并提出了机械手运动系统优化设计的新方法，这种方法对机械手的精密设计和计算具有普遍适用意义。
2005年车仁炜，吕广明，陆念力对5自由度的康复机械手进行了动力学分析，将等效有限元的方法应用到开式的5自由度的康复机械手的动力分析中，这种方法比传统的分析方法建模效率高、简单快捷，极其适合现代计算机的发展，的除了机械臂的动力响应曲线，为机械手的优化设计及控制提供理论依据。
2008年北京联合大学张丽霞，杨成志根据拿取非规则物品的任务要求，采用转动机构和连杆机构相结合，设计了五指型机器手，手指弯曲电机与指间平衡电机耦合驱动，实现了机器手的多角度张开、抓握运动方式,对实用型仿人机器手的机构设计有参考意义。
2009年杨玉维等人对轮式悬架移动2连杆柔性机械手进行了动力学研究与仿真，。采用经典瑞利.里兹法和浮动坐标法描述机械手弹性变形与参考运动间的动力学耦合问题， 综合利用拉格朗日原理和牛顿.欧拉方程并在笛卡尔坐标系下，以矩阵、矢量简洁的形式构建了该移动柔性机械手系统的完整动力学模型并进行仿真。
2009年罗志增，顾培民研究设计了一种单电机驱动多指多关节机械手，能够很好的实现灵巧、稳妥的抓取物体，这个机械手共有4指12个关节。每个手指有3个指节，由两个平行四边形的指节结构确保手指末端做平移运动，这种设计方案很好的实现了控制简单、抓握可靠的目的。
从目前来看，国内对气动人工肌肉的研究仍处于刚起步的阶段。有关气动人工肌肉的研究与国外还有相当的差距对气动人工肌肉中的许多问题，还没有进行深入的研究。此外，采用气动人工肌肉作为机器人驱动器的研究还不成熟。
三、 主要研究内容和解决的主要问题
目前大多数手功能康复设备存在以下一些问题:康复训练过程中，缺乏对关节位置、关节速度的观测和康复力的柔顺控制，安全性能有待提高;大多数手功能康复设备没有拇指的参与;感知功能差，对康复治疗过程的力位信息和康复效果不能建立起有效地评价。为此，课题主要研究内容：设计一种结构简单，易于穿戴，并且安全、柔顺、低成本，使用方便的气动手功能康复设备。对气动手指康复系统进行机构运动学分析、用mat lab软件对康复训练机器人的康复治疗过程的力位信息进行仿真分析。
要实现上述的目标，系统中需要着重解决的关键技术有：
(1)基于已有上肢康复训练机器人外骨骼机械手机械结构部分的设计，对手指康复训练方法分析和提炼。 主要包括：人手部的手指弯曲抓握动作分析，气压驱动关节机构自由度的优化配置。使机械手能够实现手指的弯曲、物体的抓握等手部瘫痪患者不能实现的动作。
(2)对机器人机械机构的运动学分析。主要包括：气压驱动的手指关节外骨骼机械机构的运动学分析。
(3)机器人机构的力位信息仿真。主要包括：用mat lab软件进行机器人气压驱动终端的力位信息 仿真。
根据总体方案设计以及工作量的要求，外附骨骼机械手系统是上肢康复训练机器人的一部分，本文主要是研究手指康复机械系统运动学、动力学分析工作。
四、论文工作计划与方案
论文工作计划安排：
2010年9月——2011年6月准备课题阶段：
主要工作：学习当今最先进的机器人设计技术;学习用matlab软件进行计算仿真及优化，查阅国内外的资料，对康复机械手作初步了解。
2011年7月——2011年9月课题前期阶段
主要工作：课题方案设计，拟写开题报告，开题。
2011年10月——2012年7月课题中期阶段
主要工作：开始具体课题研究工作，根据已有上肢康复训练机器人外骨骼机械手机械结构部分设计，对手指康复训练方法分析和提炼。研究手指康复机械系统运动学、动力学分析工作。
2012年8月——2012年12月课题后期阶段
主要工作：对手指康复机器人进行模拟仿真，对设计进行优化，并在此基础上进一步完善课题。
2013年1月——2013年4月结束课题阶段
主要工作：整理相关资料，撰写论文，准备进行毕业论文答辩。
2013年5月——2013年6月论文答辩阶段
主要工作方案：
1. 完成学位课与非学位课学习的同时，进行市场调研，对手指康复机械手作初步了解。
2. 查阅资料，了解气动手指康复机器人的国内外发展现状。
3. 分析已有上肢康复训练机器人外骨骼机械手机械结构的部分设计。
4. 对现有手指康复训练方法设计进行分析和提炼，分析其优缺点。
5. 开始具体设计工作。
【关键词】水下机器人；视景仿真；运动模型；OGRE0.引言
发展海洋是新时代的必然趋势，水下机器人对海洋开发、海洋调查测绘及相当多水下作业都有举足轻重的作用。水下机器人系统的研究和开发中，仿真技术可以缩短其研制周期、提高研发质量和减少经费，避免因系统故障时导致其丢失的严重后果。三维视景仿真技术广泛应用于军事、航海、航空航天、游戏及医疗等领域，是集图形学、图像处理、模式识别、网络等计算机技术高度发展的一门综合性技术。
3Dmax与OGRE（Open-source Graphics Rendering Engine）是近年来得到迅速发展的嵌入Windows三维模型仿真技术。它性能卓越，API具有良好的可移植性。本文通过3Dmax建模和OGRE 3D引擎作为仿真平台，及Qt设计窗口，在Visual Studio2008环境下完成仿真。
首先配置好VS2008和OGRE开发环境，主要是一些插件和动态链接库，定义OGRE将要使用的资源，选择并设置渲染系统。通过初始化使用一些资源，并用这些建立一个场景，启动渲染循环。
1.仿真的一般流程
通常我们先用软件Creator、3Dmax、Photoshop和Auto CAD等画出一维、二维及三维的仿真图形库。一些特殊的如仿生鱼水下机器人建立时图形仿真时用到了自由变形计轴变形及其他样条曲线理论的支持完成。到最后显示的视景仿真一般都是通过Vega或者OpenGL再通过Visual studio编译执行写好的虚拟现实代码等来实现仿真，而且3D仿真大都需要进行碰撞检测。为了设计窗口的方便可能运用MFC或其它工具来设计人机交互窗口，最终形成一个完整的仿真系统。
2.模型的建立
通过3Dmax所得到的水下机器人三维模型。
根据国际水池会议推荐，建立固定坐标系（惯性坐标系）和运动坐标系（附体坐标系）上图的水下机器人也将按此坐标系[1]。
由于完整的六自由度运动方程具有极强的非线性和耦合性，所以需要我们进行解耦进而进行求解。对于方程的简化与求解大多数专家并没有给出，不过我们通常根据不同的水下机器人的形状等特点来适当减少式中的未知量及个数，一般将各方向的运动都简化为平面运动。简化得到的方程式不但有的时候能让我们更容易的得到未知量来实现仿真，而且对于水动力系数等得求解也简单的多。三自由度、五自由度及六自由度的操纵性方程是最常见的，有的为了方便甚至直接简化为一维的线性方程，再通过一些其他的算法来趋紧真实的结果。
水动力模型相对复杂，最简单就是力、力矩对速度、加速度、舵角等的一阶偏导数即线性流体水动力导数。这里就不诸一列举各项研究所用的水动力方程，水动力系数的选取与获得现在一般是通过经验公式、拖曳实验及CFD技术。其中拖曳实验应该是最准确的，但是它也受到实验环境及未知因素的影响。CFD技术已经被张赫等人验证了其具有一定的准确性[2]。
其中附加质量及附加质量所形成的力及力矩经常被放到质量矩阵里面。张赫也提过用面缘法来对惯性水动力系数进行估算。张晓频采用现有的比较成熟的商业流体力学软件FLUENT模拟潜水器的粘性绕流流场，模拟阻力试验、斜航试验和平面运动机构（PMM）试验，求解操纵性水动力系数。建立多功能潜水器六自由度运动的数学模型，编写仿真程序，预报其操纵性能[3]。
带有均衡潜伏系统的数学模型的建立，推进器的推力模型，舵的水动力系数模型及升降系数模型，海流模型、海浪模型及带缆的数学模型等。这些模型有的时候对仿真系统的仿真结果影响不大，有的时候却是起到主要影响作用，因此我们要视情况而定以达到仿真的最佳效果。梁宵构建了舵、翼、桨联合操纵的微小型水下机器人运动仿真系统，讨论PDCE运动控制系统结构及主要组成部分并通过外场试验来验证其可行性及可靠性[4]。
3.视景仿真的应用
不论我们研究什么理论到最后都要进行试验的验证，仿真就是为了使得试验更简单，更直观，风方便，甚至可以做到一些现实中无法做到的假设试验。
张赫过定常流动和非定常流动这两种情况进行不同试验形式的模拟计算，在得到模拟结果的同时，给出相应循环水槽试验结果，最后做出对比结果的分析。其中定常运动包括模拟直航试验和模拟斜航试验，非定常试验包括模拟平面运动机构进行的五种操纵性试验。最后在结论分析中对上述三种数值计算方法进行了总体的比较和分析，并由试验结果给出了用于建立潜水器空间运动方程的各个系数。为了我们的研究需要，可以发挥我们自己的想象合理的去做仿真试验，会得到意想不到的好处与突破创新。
4.结论
建立了动力学模型，研究了对象的水动力性能，得到运动方程所需的水动力、重力、浮力、推进器作用力等，并在此基础上建立了以推进器为主要操纵方式的运动仿真系统，对水下机器人的运动完成视景仿真，得到视景仿真的效果图。我们不但可以做不同的试验来获得水下机器人的操纵性能、适航性及受力变化情况，还可以此来对其进行结构上分析与设计。之后我们还可以将水下机器人的高度智能化进行视景仿真来验证与设计。还可以对某些重要的系数进行参数识别的仿真实验，还要继续加强视景仿真的真实性，来适应需求更高的仿真。 [科]
【参考文献】
[1]贾欣乐，杨延生.船舶运动数学模型.大连海事大学出版社，1999.
[2]张晓频.多功能潜水其操纵性能与运动仿真研究.哈尔滨工程大学硕士学位论文，2008.
建立“创新型国家”是我们的国策;“科学技术是第一生产力”是多年前已经形成的共同认识;培养创新型人才是素质教育改革的一个重要方面。很多理由让我们了解到,为中小学生提供丰富的动手实践、科技创新的现代化技术装备也应是提高中小学装备的重点。
实际上,经过近几年努力,普通中小学在这方面也有飞速发展。以本人所在的北京市昌平区前锋学校为例。服务于“动手实践、科技创新”的教育装备每年都在增加。现在,这些技术装备已经初步形成系列,可以很好地为学生提供动手实践、科技创新方面提供硬件支撑。
以“机器人”为例。2003年,前锋学校自己用6万元购置了紫光机器人套装。此后,每年都投入一部分财力,补充器材。2009年更是利用市教委的专款购置了两种共计25套现在主流的机器人教育套装。有了这些硬件的支撑,前锋学校从2003年开始,就在本校的小学、初中、高中分别成立兴趣小组,开展了机器人活动。也就是从2003年开始,前锋学校机器人兴趣小组的学生一次获得全国二等奖,三次获北京市一等奖,多人次获市、区级其它奖项。随着在最近几年机器人硬件数量、质量的增加以及活动经验的积累,前锋学校将机器人开设成科技类校本课程,使更多的学生有机会体会现代技术魅力,有机会动手搭建机器人、体验程序控制机器人、进行机器人创新设计。
以辅导学生“科技创新”为例。我们知道创造潜能越早越容易激发,在学生时代进行小发明、小制作、小研究有助于将来他们成为科技方面的专家、学者,成为有突出贡献的创新型人才。前锋学校很早就认识到这一点。从2000年购置模型制作工具、海模、航模模型开始,每年都有计划地添置工具、设备、仪表提高设计、制作、加工方面的水平。2005年北京市科协、教委在前锋学校设立了“动手做俱乐部”;2008年,上级在前锋学校建设了“数字化实验室”;2009年,前锋学校利用市教委的专项资金购置了太阳能电池板80块、遥控与接收机10套、曲线锯10套、风速计等多种用于学生创新与实践的装备。在这此硬件的支持下,很多学生都在教师的辅导下利用学校的工具、设备、专用实验室进行科技创新,每年都产生多项科技小论文、科技小发明。在北京市青少年科技创新大赛中,前锋学校的学生有多次获得二等奖、三等奖。在活动中也有很多学生动手制作的东西;实验的研究结论并不先进不能获奖,有的甚至是幼稚的、错误的。但这些小发明、小论文对于他们的成长、成材是一个重要的开端。所以锋学校提供这么多的人力、装备用于学生的科技创新,目的不是一定要获奖,而是要使更多的孩子,更早的接触创新、更早的激发创造潜能。
关键词：机器人 奇异点 奇异路径
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0038-02
风洞是在符合一定设计要求的管道系统内用动力装置控制管道内的气流，采用风洞模型支撑系统[1]。风洞并联模型支撑系统具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等优点，正引起世界各国研究人员的浓厚兴趣[2]。要使得并联支撑在各行各业得到广泛的应用，需要对机构进一步的研究，其中包括奇异性分析[3]。目前，一般的并联机构的奇异位形的研究，到目前为止仍没有一个非常通用的方法。黄真[4]等学者采用的速度雅克比矩阵与力雅克比矩阵互为转置的关系，对奇异位形进行研究。本文也采用此种方法研究奇异位置处的运动可控性，从而提高并联机构的性能。
1 风洞4_PUS并联机器人机构简化模型
风洞4_PUS并联机器人机构简化模型如图（1）所示，该机构由直线导轨、四个带有直线电机的滑块、四个拉杆、动平台组成。四个拉杆的上端通过虎克铰与滑块相联；下端通过球铰与位于动平台对称的四个端点、、、相联。直线导轨位于、所在的直线上，四个滑块由直线电机驱动沿着直线导轨运动，从而实现模型的位姿变换。
由空间机构学理论可知，运动机构的构件数，所有运动构件数之间的运动副总数，由球铰数为4，虎克铰数为4，移动副数为4，转动副数为4，故运动副的相对自由度，则：
即本机构的自由度数为4个。这四个自由度分别为绕X轴的转动、绕Y轴的转动、沿X轴的移动、沿Z轴的移动。
2 奇异位置分析
2.1 四自由度并联机器人力雅克比矩阵
本文所研究的四自由度并联机器人的机构的杆的两端的运动副均为球面副，机构动平台的驱动力矢经过上下球面副的中心，因此可以运用螺旋理论建立机构平衡方程。采用速度投影法求雅克比矩阵，忽略滑块与上顶板之间的摩擦力，分析动平台的受力情况，4个拉杆上的力螺旋之和应与动平台的四维广义力平衡，故可以建立以下螺旋方程：
（1）
其中，为第杆受到的轴力，为第杆轴线的单位线矢量，为动平台上作用力的主矢，为动平台上的主矩。式（1）所建立的螺旋方程可改写为矩阵形式：
（2）
其中，
，
，为一阶静力影响系数。
（3）
依据受力平衡可求得：
（4）
单位矢量的偶部可表示为： （5）
由（2）～（5）可得4_PUS并联支撑机器人的力雅可比矩阵为：
（6）
2.2 奇异位置分析
依据机构学中的重要定律：速度雅克比矩阵与力雅克比矩阵互为转置。当秩小于4时，机构发生奇异，式（6）的某几行或某几列完全相等。显然拉杆所在的直线的向量在轴上的分量值为零时，机构发生奇异。动平台的尺寸可以得到动平台与拉杆连接点在静坐标系中的坐标值如下：
（7）
（8）
（9）
由拉杆的长度约束方程可得：
（10）
其中i=2，取正值，i=1，3，4时取负值。因此发生此种奇异时必有，，或。故这三个条件是判断该类奇异是否发生的充分条件。
3 路径优化
以支链1为例进行路径优化，动平台铰点在全局坐标系中的位置可表示为：
（11）
由充分条件可以得出，点在动平台运动的过程中经过或者接近点时，随着工作空间的变化，导致位姿轨迹变化呈现间断式跳跃。要满足点的位姿轨迹经过或者接近，且位姿轨迹能够连续运动，故引入优化方程：
设为所引起的奇异点，设为以为中心、半径为R的微小体积域，当R很小且对位姿路径精度影响不大能够连续的运动，，建立的优化方程如下：
（12）
显然当R越小时，位姿路径精度越高，若要满足最小位姿路径，则应该从方程（12）中选取球面的其中一条轨迹。球面上，球心对称的两点最短轨迹为半圆。过点作法向量的方程，则：
，
（13）
过点法平面向量为的空间平面方程为（动点为）：
（14）
将（12）式和（14）式联立可得到最优路径轨迹。
4 结语
该文提出了一种新型的风洞4_PUS并联机器人机构简化模型，并在此基础上对其奇异位置进行了分析，然后对风洞四自由度并联机器人奇异位形进行了研究，对四自由度并联机器人的路径优化，使得可以按照指定的位姿路径运动，并建立相关的优化方程，用MATLAB仿真出优化路径的轨迹（图2）。
参考文献
[1] 张浩.六自由度并联风洞模型支撑系统机构优化[D].清华大学硕士学位论文，2011.
[2] 战培国.国外风洞试验的新机制、新概念、新技术[J].流体力学实验与测量，2004，18（4）：2-6.
【关键词】三轮全向机器人 运动控制 轨迹跟踪 无刷直流电机
一、背景
三轮全向移动机器人以其全方位的移动方式在工业、医药等领域有着普遍的应用，其运动的相关特性和控制技术也日臻完善。本文从削减硬件电路的角度出发，仅靠简单的比例控制使其运动特性及轨迹跟踪获得良好效果。
二、原理介绍
（一）三轮全向移动机器人模型
三轮全向移动机器人其驱动轮由三个全向轮组成，径向对称安装，各轮互成120°角，滚柱垂直于各主轮。三个全向轮的大小和质量完全相同，而且由性能相同的电机驱动。
（二）三轮全向移动机器人运动学模型
（三）三轮全向移动机器人运动系统控制：
图 2基于运动学模型的分层控制框图
图2所示的是机器人运动学模型的分层控制系统框架，主要是分为上下两层分别是机器人运动学模型的运动控制以及驱动电机转速控制。上层主要是对机器人运动学控制器转达机器人相关的速度、基本信息的考虑，所以一般而言它是不需要考虑动力学特征的，下层的驱动电机转速控制相对上层控制器是透明的。在模块开发上面这两层是可以区别开来的，可以分别进行开发，这样就可以运用模块的形式进行开发，有利于节省时间提高效率，同时一定程度上也提高机器的整体的状态，减轻设计难度，有利于控制算法的更新。
三、模型建立
（一）电机转速模型和输入曲线生成模型的建立
在进行控制器设计之前，首先要对电机建模，这里选用的是瑞士的MAXON公司的无刷直流电机EC-4pole 30（ order number 305014）。
1.无刷直流电机的数学模型，其等效电路如图3所示：
图3 无刷直流电机等效电路图
三相（无中线）无刷直流电机的瞬态电压方程：
然后根据无刷直流电机的特性可以得出以下三个方程：
电压方程：
转矩方程：
运动方程：
2.Matlab的建模实现
Matlab的建模实际上就是以上公式得仿真实现，根据模块化建模思想，将控制系统分割为各个功能独立的子模块，主要包括：电机本体模块、反电动势构造模块、逻辑换相模块。
3.无刷直流电机仿真模型的验证
（二）运动学模块的建立
（三）机器人运动图像的输出
（四）控制器的设计
在设计控制器时我们没有考虑底层控制器，直接由控制器产生电压的信号输出。在实际应用中由于底层控制器与驱动电机的电路相连，底层控制器往往会因为电机的过载等情况而烧毁。本文模型跳过底层控制器，直接采用比例控制的方法对电机进行控制。
以下是完整的simulink控制框图：
参考文献：
