欠驱动机械是什么

1. 什么叫欠驱机构，可以举个例子吗

1. 原动件数目小于机构的自由度称为欠驱机构。

2. 欠驱机构如前驱机械手指，前驱制动器等，以简化机构，增加机构的灵巧性和自适应性。

2. 非完整移动机器人指的就是双轮差速移动机器人吗

典型的受非完整约束系统(简称非完整系统)包括车辆、移动机器人、某些空间机器人、水下机器人、欠驱动机器人和运动受限机器人等。
我感觉非完整约束的就是至少有一个方向或者自由度管不住自己的，比如汽车，高低方向不能控制，只能跟随路面等等，而对于飞机，6个自由度全部受约束，就是完整系统。

3. 四轴遥控飞行器的无头模式有什么优点

在无头模式下，飞机可以成为各个方向的头部，人 - 远程飞机三点线的方向是头部。这种模式的优点是易于掌握飞行方向。特别是在高空飞行时，人眼看不到机身，在头部模式下难以控制，而无头模式则更容易。

(3)欠驱动机械是什么扩展阅读：

四轴飞行器是一个在空间具有6个活动自由度（分别沿3个坐标轴作平移和旋转动作），但是只有4个控制自由度（四个电机的转速）的系统，因此被称为欠驱动系统（只有当控制自由度等于活动自由度的时候才是完整驱动系统）。

不过对于姿态控制本身（分别沿3个坐标轴作旋转动作），它确实是完整驱动的。与直升机相比，四轴飞行器可以实现的飞行姿态较少，不过基本的前进、后退、平移等状态都可以实现。

但是四轴飞行器的机械结构远远比直升机简单，维修和更换的开销也非常小，这让四轴飞行器有了比直升机更大的应用优势。

自动控制原理：

为了保持飞行器的稳定飞行，在四轴飞行器上装有3个方向的陀螺仪和3 轴加速度传感器组成惯性导航模块，可以计算出飞行器此时相对地面的姿态以及加速度、角速度。飞行控制器通过算法计算保持运动状态时所需的旋转力和升力，通过电子调控器来保证电机输出合适的力。

小型的四轴飞行器可以自由地实现悬停和空间中的自由移动，具有很大的灵活性。此外，因为它结构简单，机械稳定性好，所以成本低廉、性价比很高。主要的应用是玩具、航模，以及航拍，新的应用也在不断的拓展之中。

参考资料：网络-四轴飞行器

参考资料：网络-无人机

4. 什么是倒立摆研究倒立摆有什么意义

倒立摆控制系统是一个复杂的、不稳定的、非线性系统，是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。对倒立摆系统的研究能有效的反映控制中的许多典型问题：如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题以及跟踪问题等。通过对倒立摆的控制，用来检验新的控制方法是否有较强的处理非线性和不稳定性问题的能力。同时，其控制方法在军工、航天、机器人和一般工业过程领域中都有着广泛的用途，如机器人行走过程中的平衡控制、火箭发射中的垂直度控制和卫星飞行中的姿态控制等。

分类
倒立摆系统按摆杆数量的不同，可分为一级，二级，三级倒立摆等，多级摆的摆杆之间属于自有连接（即无电动机或其他驱动设备）。现在由中国的北京师范大学李洪兴教授领导的“模糊系统与模糊信息研究中心”暨复杂系统智能控制实验室采用变论域自适应模糊控制成功地实现了四级倒立摆。是世界上第一个成功完成四级倒立摆实验的国家。

倒立摆的控制目标
倒立摆的控制问题就是使摆杆尽快地达到一个平衡位置，并且使之没有大的振荡和过大的角度和速度。当摆杆到达期望的位置后，系统能克服随机扰动而保持稳定的位置。

倒立摆的控制方法
倒立摆系统的输入为小车的位移（即位置）和摆杆的倾斜角度期望值，计算机在每一个采样周期中采集来自传感器的小车与摆杆的实际位置信号，与期望值进行比较后，通过控制算法得到控制量，再经数模转换驱动直流电机实现倒立摆的实时控制。直流电机通过皮带带动小车在固定的轨道上运动，摆杆的一端安装在小车上，能以此点为轴心使摆杆能在垂直的平面上自由地摆动。作用力u平行于铁轨的方向作用于小车，使杆绕小车上的轴在竖直平面内旋转，小车沿着水平铁轨运动。当没有作用力时，摆杆处于垂直的稳定的平衡位置（竖直向下）。为了使杆子摆动或者达到竖直向上的稳定，需要给小车一个控制力，使其在轨道上被往前或朝后拉动。

5. penbot是什么意思

penbot
Penbot
1.Hierarchical sliding-mode control of Penbot;
Penbot的一种分层滑模控制方法
2.A simple and reliable control strategy for the swing-up and balance of the under-actuated penbot system is presented.
本文针对欠驱动Penbot机器人系统,提出一种简单可靠的摇起及平衡控制策略。
3.The Penbot is a two-manipulator underactuated system with an actuator at the shoulder but no actuator at elbow,so it has strong nonlinear and unstable characteristics.
欠驱动机械臂是一类非完整约束机械系统,Penbot欠驱动系统是一种在肩部关节处有驱动器,而在肘部关节处没有驱动器的平面两连杆机械臂,其非线性、不稳定性较强,粒子群优化算法是基于群体的演化算法,本质上是一种随机搜索算法,能以较大概率收敛到全局最优。

6. 机器人步态控制书中的一段英文，没看懂，帮解释一下

actuator是指驱动。

完全学术化解释：系统控制输入向量空间的维数等于系统广义坐标向量空间维数的情况才能使机械系统完全激活。机械系统的欠驱动是指系统控制输入向量空间的维数小于系统广义坐标向量空间维数的情况，反之为过驱动。

半白话解释是：只有当机器模型的驱动等于其自由度（可以粗理解为能动的地方）时，该机器模型才是完全激活的。驱动少于自由度时，处于欠驱动状态；驱动多于自由度时，处于过驱动状态。

自由度不用解释了吧，你一个学机械的比我专业。

白话就是：一个机械臂三个关节，就要有三个驱动，这样才是完全激活的。俩驱动仨关节就是欠驱动，俩关节仨驱动就是过驱动。

相煎何太急啊，都是学工的……

最后一段话里面，第一句是总纲，后面就是解释的话而已。

你的理解貌似反了，第一句说的是想要完全驱动，必须有一个稳固的承重足，然后其他各关节可以自由运动，才是完全驱动。In particular后面a model of a fully actuated robot (i.e., a robot with feet and all joints actuated) is underactuated when the heel rises and the foot rotates about the toe, as in Fig. 1.2(b). Whenever non-flat-footed walking takes place, underactuation is present.
这里面the heel rises and the foot rotates about the toe这个动作就是踝关节运动的样子，脚跟踮起脚尖着地旋转。他的意思是说，就算一个机器人是完全激活的，但是做这个动作的时候仍然是欠驱动的。理由见第一句，需要有flat on the ground and neither rotating nor slipping，踮脚当然不算flat on the ground 了～

老大，悠着点啊哦……

7. 张晓华的代表性著作与论文

1、张晓华 主编《控制系统数字仿真与CAD》（第2版）
（“十一五”国家级规划教材，机械工业出版社 2005）
2、张晓华 编著《系统建模与仿真》
（清华大学出版社 2006） 1、Haiming Qi, Xiaohu Zhang, Hongjun Chen. Tracing and localization system for pipeline robot. Mechatronics. 2009, 19(1): 76-84. (SCI，影响因子0.803)
2、Guangjun Tan, Hongjun Chen, Xiaohua Zhang. Comments on “Lagrangian Modeling and Passivity-Based Control of Three-Phase AC/DC Voltage-Source Converters”. IEEE Transactions on Instrial Electronics. 2008, 55(4): 1881-1882. (SCI：286JM，影响因子2.216)
3、Deng Zongquan, Xu Fengping, Zhang Xiaohua, Chen Hongjun. Key techniques of the X-ray inspection real-time imaging pipeline robot. High Technology Letters, V10(2), pp.54-56. ( EI)
4、张晓华, 程红太, 赵旖旎. 基于能量的Acrobot动态伺服控制. 控制与决策, 2008(11): 1258-1262. (EI)
5、高丙团, 张晓华, 陈宏钧. 基于快速起摆的Furuta摆切换控制系统. 控制与决策, 2008(11): 177-1280. (EI)
6、高丙团, 贾智勇, 陈宏钧, 张晓华. TORA的动力学建模与Backstepping控制. 控制与决策. 2007(11): 1284-1288. (EI)
7、高丙团, 陈宏钧, 张晓华. 一类欠驱动系统的非线性控制. 控制与决策. 2006(1): 104-106, 110. (EI)
8、高丙团, 陈宏钧, 张晓华. 欠驱动机械系统的三类级联规范型. 控制与决策. 2006(6): 685-688. (EI)
9、李军远, 陈宏钧, 张晓华, 邓宗全. 基于信息融合的管道机器人定位控制研究. 控制与决策. 2006(6): 661-665. (EI)
10、李军远, 李盛凤, 陈宏钧, 张晓华. 基于磁偶极子模型的管道机器人定位技术研究. 电波科学学报. 2006(4): 553-557. (EI)
11、李军远, 李盛凤, 张晓华, 邓宗全. 基于N次K-NN分类算法的管道机器人定位技术研究. 机器人. 2007(1): 72-77. (EI)
12、向博，高丙团，张晓华，胡广大. 非连续系统的Simulink仿真方法研究. 系统仿真学报. 2006, 18(7): 1750-1754, 1762. (EI)
13、杨培志, 张晓华, 陈宏钧. 三相电压型PWM整流器模型准线性化. 电工技术学报. 2007(8)：28-35. (EI) 1、Haiming Qi, Xiaohu Zhang, Hongjun Chen. Research of Pipeline Robot Tracing & Localization Technology Based on ELF-EPCommunication. IEEE/ASME International Conference on Mechatronic and Embedded Systems and Applications (MESA08). 2008, pp.321-326. (EI)
2、Yini Zhao, Xiaohu Zhang, Hongtai Cheng. Energy based Nonlinear Control of Underactuated Brachiation Robot. IEEE/ASMEInternational Conference on Mechatronic and Embedded Systems and Applications (MESA08). 2008, pp.516-521. (EI)
3、Yini Zhao, Hongtai Cheng, Xiaohua Zhang. Swing Control for Two-Link Brathiation Robot Based on SMC. 2008 Chinese Control and Decision Conference (CCDC 2008). 2008:1704-1708. (EI)
4、Bingtuan Gao, Hongjun Chen, Xiaohua Zhang, and Haiming Qi. A Switching Control Scheme for Underactuated Cart-Pole Systems with Aggressive Swing-up. Symposium of System and Control of Aerospace and Astronautics (ISSCAA2006). Harbin, 2006: 726-730. (EI)
5、Bingtuan Gao, Hongjun Chen, Xiaohua Zhang, and Haiming Qi. A Practical Optimal Controller for Underactuated Gantry CraneSystems. Symposium of System and Control of Aerospace and Astronautics (ISSCAA2006). Harbin, 2006: 720-725. (EI)
6、Hongjun Chen, Xiaohua Zhang, Junyuan Li. Ultra Low Frequency Electromagnetic Wave Localization and Application to Pipeline Robot. International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2006). Beijing, 2006: 9-15. (EI)
7、Xiaohua Zhang, Junyuan Li, and Hongjun Chen. Visual Feature Recognition of an X-ray Based Inspection Pipeline Robot. The 5th International Conference of Control and Automation. Hungary, 2005, pp.996-970. ( EI)
8、Xiaohua Zhang, Bingtuan Gao, and Hongjun Chen. Nonlinear Controller for a Gantry Crane Based on Partial Feedback Linearization. The 5th International Conference of Control and Automation. Hungary, 2005, pp.1074-1078. ( EI)
9、Deng Zongquan, Xu Fengping, Zhang Xiao-Hua, Chen Hongjun. The development of X-ray inspection real time imaging pipeline robot. Proceedings of the World Congress on Intelligent Control and Automation (WCICA 2004), pp.4846-4850. ( EI)
10、Xiaohua Zhang, Hongjun Chen. Independent wheel drive and fuzzy control of mobile pipeline robot with vision. 29th Conference of the IEEE Instrial-Electronics-Society. US, 2003, pp.2526-2530. ( EI)
11、Xiaohua Zhang, Hongjun Chen. Vision Position Sensor of Pipeline Robot. International Symposium on Instrumentation Science and Technology. 2002, pp.290-295. ( EI)

8. 模式识别、数字信号处理、机器人,这3个研究方向,哪个和生物的交叉学科挂钩

都挂钩。
模式识别解决的问题实际上就是分类问题，在数字图像处理领域涉及的非常多。比如通过超声，核磁共振等扫描成像，需要模式识别的理论把不同组织区分开来，或者直接识别病变组织的参数；再比如识别一个单位内的血液不同细胞的数量。
数字信号处理是偏向理论的成分比较多，也多用于医疗诊断。在医疗仪器的制造方面应用异常的广，比如前面提到的超声，给予信号强度一个阈值，大于这个阈值则在这个区域成什么颜色的像，在给予信号强度的梯度一个阈值，大于这个阈值的区域对于图像如何处理等，这个阈值的求得或者噪声的过滤就是信号检测与估计理论研究的内容。
机器人学本身有很多人体的研究在内，比如基础理论中的位姿描述和坐标变换，ZMP（零点力臂）平衡性判据。而现在国内正好有康复器械的研究热潮，最近一两年有很多康复实验中心建立，很多康复机器人样机和产品涌现（欠驱动下肢机械助力器和机器人是研究热点）。

9. 机械创新设计大赛作品简介怎么写

作品内容简介 本作品是一张方便老年人或者腿脚不便的人站立的椅子。主要是通过使用者上肢的运动来带动一面的动作，从而可以调整人的坐姿与重心，来减少下肢的运动来实现站立姿势。本机构主要用到了平面连杆以及其它一些机械结构来实现椅面的调整，来带动使用者的行动。并且如果使用者需要的话，在坐下来的时候也可以起到减少其下肢运动的作用。
主要创新点 我们主要是考虑到老年人或者其他腿脚不方便的人群，在站起来的时候总是很费力；而且往往在坐下来的过程中也是一屁股就坐了下去。为了改变这样的状况，我们将人站立过程中的手脚并用，该为手起到主要作用，方便特殊人群。
推广应用价值 我们的社会对老年人的关爱渐见凸现，在这样的背景下，对老年人日常行动的关爱也就更为重要了。而且对于特殊群体，比如下肢受伤，残疾等等的人群，我们的设计也可以助他们一臂之力。方便了使用者日常行动，而且也减轻了子女或者看管人的看护负担。这样的话，他们坐下就不愁再站起来了。
2 自动搀扶助步车
参赛学校：青岛大学
参 赛 者：王新刚、曹志强、郑虎阶、徐晟、孙海峰，指导教师：师忠秀、庞严英
作品内容简介 本产品主要应用于腿部残疾、腿部骨折处于恢复期的病人。主要运用了自动检测和电器控制的原理；巧妙地将助步车和动力装置结合起来，实现了动力助步；并添加了单片机系统、光电检测装置以及继电器，可以自动检测病人的行动意图，并且实现了车随人动。该车充分考虑了不同使用者的需要，设置了多种不同的工作模式；另外，本车增添了多处人性化设计及安全保护措施，结构简单、操作方便、产品的可靠性高；创新地利用支撑板代替双拐，这样可以减轻病人长时间拄拐带来的劳累；由于该车操作的方便性以及车身对人体的搀扶作用，病人可以独立使用，从而大大减轻家人及护士的负担。基本技术指标：1、整车指标：速度0~0.5m/s连续可调；电机：DC12V、46rpm、P=15W。电源：12V、14Ah； 光电开关：检测距离：0.1m/0.3m、DC 6～36V。
主要创新点 （1）系统能够自动检测人体的行动意图并自动启动相关系统进行动力助步；（2）本车实现了车随人动，提高了使用者的方便性和舒适性；（3）本车实现了在一定范围内的无级变速；（4）本车采用了多种工作模式以适应不同的使用人群；（5）独特的控制电路大大简化了控制系统；（6）多处人性化设计和安全措施，使本车更安全实用；（7）病人可以独立使用，从而减轻了家人及护士的护理负担。
推广应用价值 该车的应用前景非常广阔，可应用于医院的康复中心、也可提供给残疾人使用、还可以应用于行动不便的老年人，用于搀扶助步。
3 语音识别控制的多自由度欠驱动助残机械手
参赛学校：上海交通大学
参 赛 者：李顺冲、扬飞鸿、陈侃、黄俊杰，指导教师：高雪官
作品内容简介 为了尽量能使机械手与人手大小相仿，同时也为了体现欠驱动手的优势，机械手将通过一个电机驱动，通过差分机构自适应地分配动力，差分机构与电动机可藏入手掌和手腕内。手指的结构：我们的机械手共使用4个手指，分别为拇指、食指、中指和小指。除拇指外，其他每个手指尺寸均相同，这样就可以模块化设计、加工，可以互换，也可以根据实际需要增减机械手的手指数。食指、中指和小指这三个手指每个手指都由三个指节组成。拇指结构与其他三指基本相同，但只有两个指节。弹性推杆差分机构：由于只使用一个电机驱动各个手指，为了使驱动力可以自适应地分配到各手指，需要一套驱动力差分机构。我们的方案是这样的。滑块安装于手掌内的导轨中，通过一个丝杠-螺母机构驱动，可以沿导轨做往复运动。滑块与手指间通过弹性推杆来连接。在滑块向前运动过程中，当各个手指没有接触物体时，弹性推杆不收缩，可以看作是一刚性杆，驱动各手指运动。
主要创新点 所谓的欠驱动就是指机构的驱动数目少于自由度数目。我们的机械手就运用了欠驱动抓握原理，由一个电机驱动全部的四个手指（共11个关节）实现对物体的抓握，这种机械手在抓握时能够很好地适应物体的形状。机械手的大小与人手相仿，同一般的灵巧机械手相比虽然功能有所减少，但在同样完成抓握动作的情况下，它的结构更简单，重量更轻，体积更小。
推广应用价值 能够采用语音进行控制的欠驱动机械手，操作简单，使用方便，价格低廉，必然能为手部残疾的人士带来福音。
4 多功能助食装置
参赛学校：广东工业大学
参 赛 者：陈其庆、陈志忠、刘智勇、赖锦涛、何影冰，指导教师：傅惠南、吕志强
作品内容简介 为了填补市场上并没有靠用脚控制来实现进餐的器械的空缺，我们设计出本装置，同一种动力输入，输出多种功能。由脚控制，能够帮助进餐，翻书等功能。它由底座、支撑柱、桌面、转台、递送装置、自动复原机构、翻书装置和脚踏组成。助食的操作步骤有：1、对转台控制脚踏施力，通过软刹线传动，驱动分度机构旋转带动餐桌转动，实现食物选取；2、对递送装置的控制脚踏持续输入动力，通过软刹线传动，令递送装置上的机械臂先往下摆动一定角度再下降到菜的位置；3、对夹子控制脚踏施力，控制夹子的张开与夹紧，使其夹住食物；4、缓慢撤消对递送装置的动力，机械臂回复到原来位置，实现送菜；5：对夹子控制脚踏施力，使夹子松开食物。翻书的操作步骤是：首先利用手臂中滑块的直线向下运动使吸盘吸紧书，然后利用吸盘的吸力和滑块向上运动使书提到一定高度，接着利用装在转台下的翻书杆和转台的转动使书翻过。
主要创新点 （1）理念新：是独特的靠脚控制进餐的新装置。且同一动作输入，输出多种功能。（2）实现方式新：采用简单的机构实现复杂的功能，结构巧妙，操作简便，表现在：设计出仅由一控件分时序控制两个自由度动作的新机构，取代传统的一个控制对应一个自由度的做法；采用转台旋转来食物代替传统的用机械手选取食物；使用集夹菜夹饭两个功能于一体的夹子，取代传统的筷子和勺子；使用软刹线传动代替复杂的传动机构；采用弹簧复原，实现一控件控制两个相反方向的运动。
推广应用价值 目前，市场上并没有靠用脚控制来实现吃食物的器械，为了填补市场空缺，同时克服现有助残装置功能单一、结构复杂的缺点，我们设计出本装置，用脚控制，不仅能够帮助进餐、翻书、和练习玩打击乐器等多种功能，而且结构简单，操作简便。它能帮助双手残疾人解决“吃饭难”和翻书难的问题，避免直接用脚吃饭和翻书的尴尬与不便，美化了他们的生活，以及丰富了他们的精神生活。总之，它的出现，将会为双手不便利的人带来了另一种新生活。
5 基于角度主动控制的机械助残腿
参赛学校：上海交通大学
参 赛 者：徐立文、卢天明、卢炜、袁兴亮、毛文超，指导教师：殷跃红
作品内容简介 现在市面上销售的智能假肢大多非常昂贵，而且适应性和稳定性都不理想。对于原本就肢体残疾且生活困难的残疾人，他们更需要一种简单易用价格便宜的假肢。我们的作品就是定位于给这个特殊人群提供的廉价，且相对功能强大的假肢。我们制作的是膝关节离断的下肢，主要包括大腿，膝盖，小腿。市面上被动的多轴假肢已经非常成熟，且有相对标准化的零配件。所以我们的作品即是在现有的成熟产品基础上，添加电自锁及自动释放的功能。
主要创新点 膝关节我们采用四连杆机构，可以非常逼真的模仿出人体膝关节软组织的运动轨迹，并且在运动角度最大的轴上安装电磁多片离合器，通过安装在小腿上的压力传感器，控制其开启或闭合。当压力传感器感觉到人体重量时，离合器闭合，关节锁死，无法继续弯曲，但通过轴上的单向轴承可以继续伸直。当压力传感器没有压力时，离合器打开，关节放松，同时由一根弹簧使小腿抬起一个小角度，假肢可以完成步行中的甩腿动作。这样可以最大程度的改善假肢行走时的不自然动作，使行走姿态尽可能接近正常人。
推广应用价值 假肢的行走姿态最大限度地接近正常人运动，对于残疾人辅助行走可谓意义重大，市场前景看好。
6 全自动翻书机
参赛学校：海军工程大学
参 赛 者：苏杰、阎洪波、龙坤雄、侯文姝，指导教师：严承华、金传喜
作品内容简介 本产品主要为不方便用手翻书的残疾朋友设计。该翻书机由载书台、控制箱组成。载书台由电磁式书夹和载书板构成。控制箱由吸纸装置、翻页装置（同步带、同步带轮、翻书棒）、电动机和控制电路构成。控制电路以AT89s52单片机为核心。工作原理：以顺序翻书为例，控制脚动开关或声控装置，则右边的书夹松开，吸纸装置吸起书的一角，然后由同步带的传动带动翻书棒翻起一页纸，右边的书夹合上。翻书棒将该页纸翻到左边时，左边的书夹打开再合上，完成一次翻页，装置回到初始位置准备下次翻页。反向翻书时，原理相同。本产品使用220伏交流电源即可。
主要创新点 （1）吸页装置是根据流体力学的“负压原理”，使用电脑散热风扇制作出来的，效果非常好；（2）翻书棒的动作设计：使用同步带传动带动固定在同步带上的翻书棒平动，翻页平稳，正反向传动比较可靠；（3）在书夹的设计上妙地将夹子的机械部分和电磁铁结合在一起，只需通断电就可以控制书夹的开合，简单好用；（4）相对于纯机械的翻书机，该设计采用单片机控制，实现了自动化、机电一体化。残疾朋友只需用脚或者其他部位触动开关，即可完成翻书动作。
推广应用价值 第一、该作品可以实现自动翻不同大小，不同厚度的书籍。能够很好地满足双手残疾的人看书学习的需求。第二、该作品全部由简单的零部件组成，加工工艺要求不高，且部分使用标准件，互换性好。第三，该设计成本低廉，厂家有一定的利润空间。另外，该作品不仅可以供手臂残疾者使用，也可以供那些因某种原因不方便用手的人使用，如因病暂时不方便用手的人。而且其原理可以推广到翻谱、复印等产品里。因此该作品具有非常广阔的应用前景。

10. 什么是机械臂机构

说明：
基于ADAMS的欠驱动机械臂机构的运动特性分析
推荐:基于ADAMS的欠驱动机械版臂机构的运动特性分权析.pdf( http://ishare.iask.sina.com.cn/f/6398827.html )