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國家自然科學基金申請書(留存版)

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【正文】 reconfigurable robotic devices. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2003, 8(1): 182520. Sujan VA., Dubowsky S. Design of a lightweight hyperredundant deployable binary manipulator. ASME Journal of Mechanical Design, 2004, 126(1): 29~39 21. Zanganeh K R., Angeles J. The inverse kinematics of hyperredundant manipulators using splines. In: Proc. IEEE Int. Conf. Robot. Autom., 1995: 2797~280222. Kim Y Y., Jang G W., Nam S J. Inverse kinematics of binary manipulators by using the continuousvariablebased optimization method. IEEE Transactions on Robotics, 2006, 22(1): 33~4223. 王建濱,馬培蓀,徐軍,郝穎明. 一種離散驅(qū)動蛇形柔性臂的工作空間及優(yōu)化設計研究. 機械設計與研究. 2002,18(5):16~1824. Huang Z., Q C Li. General methodology for type synthesis of lowermobility symmetrical parallel manipulators and several novel manipulators. International Journal of Robotics Research. 2002, 21(2): 131~14525. Q Jin., T L Yang. Theory for topology synthesis of parallel manipulators and its application to threedimensiontranslation parallel manipulators. ASME J. of Mechanical Design, 2004, 126(1): 625~63926. F Gao., Y Zhang., W M Li. Type synthesis of 3dof reducible translational mechanisms. Robotica, 2005, 23(2): 23924527. Y F Fang., L W Tsai. Structure synthesis of a class of 3DOF rotational parallel manipulators. IEEE Trans. on Robotics and Automation,2004, 20(1): 117~12128. C Han, J Kim, J Kim, F C Park.. Kinematic sensitivity analysis of the 3UPU parallel mechanism. Mechanism and Machine Theory, 2002, 37: 787~79829. G Lebert, K Liu, F L Lewis. Dynamic analysis and control of a Stewart platform manipulator. Journal of Robotic Systems, 1993, 10(5): 629~65530. Dasgupta B., Mruthyunjaya T S. Closedform dynamic equations of the general Stewart platform through the NewtonEuler approach. Mechanism and Machine Theory. 1998, 33(7): 993~101231. 黃真, 孔令富, 方躍法. 并聯(lián)機器人機構(gòu)學理論及控制. 機械工業(yè)出版社. 199732. 李兵, 王知行, 李建生. 基于凱恩方程的新型并聯(lián)機床動力學研究. 機械科學與技術(shù). 1999, 18(1): 41~4333. Gallardo J., Rico J M. Dynamics of parallel manipulator by means of screw theory. Mechanism and Machine Theory. 2003, 38: 1113~113134. F C Park, J E Bobrow, S R Ploen. A Lie group formulation of robot dynamics, International Journal of Robotics Research, 1995, 14(6): 609~61835. Z Geng, L S Haynes. Six degreeoffreedom active vibration isolation using Stewart platform manipulator. Journal of Robotics System. 1993, 10(5): 725~7442. 項目的研究內(nèi)容、研究目標,以及擬解決的關(guān)鍵科學問題。當二元機器人工作時,二元驅(qū)動器要分別在兩個極限位置鎖定并切換,對應于兩個穩(wěn)定的離散狀態(tài)0或1。此外、我國學者馬培蓀等研制了離散驅(qū)動的6自由度蛇形柔性臂,并對運動學參數(shù)進行了優(yōu)化設計[23],但其模塊使用的并非并聯(lián)機構(gòu)。對二元機器人系統(tǒng),運動學反解是通過搜索二元機器人的位姿空間得到和期望姿態(tài)誤差最小的末端操作手位姿。附主要參考文獻目錄)l 項目背景及研究意義在人類認識世界、改造世界的發(fā)展進程中,作為重要手段和工具的機器人正面臨越來越多的新挑戰(zhàn)。目前二元超冗余機器人屬于一項前瞻性的應用基礎(chǔ)研究,在國際上方興未艾,國內(nèi)基本尚為空白,及時地開展相關(guān)研究,有助于盡早取得理論和關(guān)鍵技術(shù)上的自主創(chuàng)新,占據(jù)此新興領(lǐng)域的制高點。文獻[19]研究了模塊化可重構(gòu)的BRAID及電磁二元驅(qū)動器的設計。運動敏感性強,或者說運動魯棒性差的并聯(lián)機構(gòu),極易受制造誤差和間隙影響,在鎖住所有驅(qū)動器后動平臺仍能發(fā)生連續(xù)自運動。綜上所述,基于少自由度并聯(lián)機構(gòu)的二元超冗余機器人屬于并聯(lián)機器人研究中的前沿領(lǐng)域,在空間探索、醫(yī)療、微操作等方面具有相當大的應用潛力。 使用微型電機加限位鎖緊機構(gòu)構(gòu)成二元驅(qū)動器177。4. 本項目的特色與創(chuàng)新之處。實驗室具有良好的軟、硬件設施可供申請項目利用。承擔科研項目情況(申請人和項目組主要參與者正在承擔的科研項目情況,包括自然科學基金的項目,要注明項目的名稱和編號、經(jīng)費來源、起止年月、與本項目的關(guān)系及負責的內(nèi)容等)完成自然科學基金項目情況(對申請人負責的前一個已結(jié)題科學基金項目(項目名稱及批準號)完成情況、后續(xù)研究進展及與本申請項目的關(guān)系加以詳細說明。 提出基于李群的二元超冗余機器人的運動敏感性分析方法。 基于Lie群、Lie代數(shù)理論的合理的動力學模型簡化方法和動力學方程求解算法177。 在模塊層面,以約束螺旋綜合理論為工具,研究二元驅(qū)動下少自由度并聯(lián)機構(gòu)的構(gòu)型綜合,特別是瞬時少自由度并聯(lián)機構(gòu)的構(gòu)型綜合,重點綜合4自由度并聯(lián)模塊;在系統(tǒng)層面,以李群、李代數(shù)為工具,以綜合出的并聯(lián)模塊為單元,研究二元超冗余機器人的構(gòu)型綜合的新理論與方法177。 (3) 缺乏二元超冗余機器人動力學特性研究;對于并聯(lián)機構(gòu)已有多種動力學建模方法[39~34],如:Lagrange方法,New
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