一种新型下肢康复机器人的机构设计与分析

针对缺少在社区与家庭中使用的康复机器人的现状,提出一种新型下肢康复机器人设计方案.首先,根据患者康复训练需求完成了机器人的机构设计,建立了机器人的三维模型并介绍了其具体结构;其次,在矢状面内建立人-机模型并对机构进行运动学分析,对精确实现踝关节规划轨迹的控制规律进行了仿真分析;最后,基于样机进行了多位姿试验.试验结果表明:机器人能够实现"坐-卧-站"多位姿康复训练,该机器人设计方案具有可行性,能够为不同康复期的下肢偏瘫患者提供针对性的康复训练轨迹,有助于偏瘫患者康复训练.     

主动避障式管道机器人结构设计及动力学仿真

为了解决轮式管道机器人在管道内越障能力不足的问题,设计一种主动避障管道机器人,并运用ADAMS进行动力学仿真分析。首先分析了管道机器人结构原理和运动特性。随后运用ADAMS建立虚拟样机,对管道机器人的避障能力、直行能力以及过弯能力进行仿真分析。仿真结果表明,该管道机器人可自动适应148～152 mm管径;可通过的最小转弯半径为304 mm;可实现在管道内部主动避障,同时具有良好的动力特性。     

自动避障三轮管道机器人设计

管道机器人作为一种有效的探测设备,可以深入人类无法到达的狭小空间内执行勘查任务。轮式机器人具有结构简单、运动连续平稳、速度快、可靠性高等诸多优点,因此开发了基于STC系列单片机的三轮轮式结构管道机器人。应用红外传感器电路实现有效避障功能;加入角度传感器模块,确保机器人可以在管道最底端平稳行进;采用脉宽调制技术驱动直流电机,通过改变占空比来控制机器人运动。设计的轮式管道机器人实物具有体积小、可裁剪性强、便捷等特点,能够完成管道内探测、数据收集等功能。     

伸缩式井下牵引器双向锁止机构设计

为提升伸缩式井下牵引器的牵引能力，设计了一种基于斜面自锁原理的伸缩式井下牵引器双向锁止机构。该机构使得牵引器能够在前、后方向与井壁自锁，克服了牵引力受限于恒定静摩擦力的问题；使得牵引器能够实现双向牵引，进而提高牵引器的牵引能力。双向锁止分为牵引锁止和复位锁止，通过对两种锁止状态下的双向锁止机构进行静力学分析，导出双向锁止机构满足双向锁止条件时的数学关系式，并对双向锁止机构进行了参数设计，使得牵引锁止为自锁锁止，复位锁止为非自锁锁止。建立牵引器前工作短节动力学仿真计算模型，完成了双向锁止过程仿真计算，验证了双向锁止机构参数设计的正确性和双向锁止的可行性。     

电磁型微小管道机器人的研究

针对微小空间、微小管道实时探测的要求,研制成电磁驱动微小型管道机器人样机,对样机的移动机理及动作过程作了具体分析,并对影响机器人运行速度及步距大小的几个因素（如激励电压的幅值和频率、机器人驱动机构与地面的摩擦情况等）进行了分析讨论．最后给出了微小型管道机器人在不同材质表面上驱动运动的实验结果．试验结果表明,电磁驱动微小型机器人不仅能在上述材质表面上完成各项设定操作,并有足够的驱动力输出．     

一种新型自重构机器人模块的对接机构设计

提出了一种新颖的晶格式空间自重构机器人模块,并进行了模块的三维结构设计.详细阐述了该自重构机器人模块基于销槽楔合、雌雄同体的对接机构设计方法,分析了系统的运动精度并给出了相应的误差控制方案.设计了静态及动态的2组实物实验,从不同工作条件验证了该对接机构能够快速、可靠地实现对接过程,对接耗时约为2 s,对接完成后的机械连接强度可超过50 N的轴向拉伸负载,较好地完成了机器人模块的自重构任务.     

水下分散自重构机器人取样模块的设计

摘要：
针对水下分散自重构机器人工程样机取样模块的结构特点,设计了一种与水下自重构机器人工程样机配套使用的新型抓斗式取样模块,介绍了其工作与控制原理和搭载方式,并研究了取样模块工作时的受力情况.结果表明,所设计的取样模块具有较好的可靠性. 关键词：
水下自重构; 水下取样器; 抓斗式; 取样模块 中图分类号： TP 24
文献标志码： A     

单履带被动自适应机器人设计与运动学分析

针对地形狭窄、障碍物较高的非结构环境,基于被动自适应机理的研究,综合了轮式、履带式移动机器人的优点,设计了一种单履带轮-履复合被动自适应移动机器人.该机器人能够实现轮式、履带式、轮-履混合式三种运动模式,能够通过狭小过道与拐角,并且能越过比自身更高的障碍物.介绍了机器人的机构、运动过程和传动原理,通过建立机器人的数学模型,对轮-履复合模块变形进行了运动学分析和轮-履模式转换过程分析,再用虚拟样机技术在Adams中进行建模与仿真分析,从而验证了机器人结构变形时的运动特性和结构与参数设计的合理性.     

履带式管道机器人的自适应模糊控制

介绍了自适应履带式管道机器人的基本运动机构，分析了其在管内的运动状态，研究了对机器人在直管与大曲率半径弯管内移动时的运动模糊控制方式。根据大量的实验结果分析改变管道机器人运动环境，如不同管道直径、不同管道弯曲半径等，对机器人运动状态的影响。运用相关原理研制了具有一定管内运动环境自适应能力的履带式管道机器人模型样机及其运动控制系统。     

面向核聚变舱探测的遥操纵蛇形机器人系统

为了监测核聚变试验装置的日常运转状况,代替人类进入舱内完成探测作业任务,设计一种具有蛇形多关节结构的遥操纵机器人系统.该系统由前端的双重观测机构、中部的多个悬空机械臂和后端的直线轨道推进装置组成.通过对系统各部分的结构设计及功能分析,确立了组合式悬空机械臂各关节的主要参数指标.对机器人系统的探测工作空间以及机械臂的运动和力学特性进行了仿真分析,实际构建了机器人原理样机以及核聚变舱的模拟几何环境.对原理样机的基本运动及观测性能进行了实验测试,测试结果验证了所设计的机器人系统的可用性和有效性.     

一种基因芯片检测仪样机的研制及可靠性分析

根据核酸扩增基因芯片杂交检测的原理设计了一个能够集扩增、杂交、检测于一体的新型检测仪的主体结构.利用大型仿真软件ADAMS对检测仪的主体机器人虚拟样机进行了运动学仿真,得到基因芯片的位移-时间和速度-时间曲线.应用机构运动可靠性原理对主体机器人的运动可靠性进行了分析,计算了主体机器人的运动精度.结果表明,无论考虑横向误差还是纵向误差,检测仪都具有良好的运动精度,从而证明了样机的可行性.     

一种伸缩支撑式双目无线管道探测机器人的设计与实现

在管道运输中,管道的管壁常常会因为各异的介质侵蚀,导致管道漏孔、裂纹,发生泄漏事故,由于管道所埋设的位置和周遭环境的特殊性,传统的机器人难以满足探测需求。该文设计了一种新型管道探测机器人,利用特有的伸缩支撑式机械机构,实现在水平、竖直和弯道管道中的运行。此外,还设计了双目立体视觉系统,实现在复杂恶劣的管道环境中的三维立体识别和检测。实验结果表明,该机器人可以在管径为300～800mm的运输油、气、水或缆线的管道中实现故障检测和定位,具有适应各种管道环境且准确定位的优点。     

螺旋轮式小型管道机器人控制系统的设计

作业管径小于80mm的小型管道机器人广泛应用于化工、制冷、核电站等领域的检测、维修,其移动结构及信号采集和处理技术具有较高的实用价值和学术意义.采用螺旋轮式结构设计了内径为60mm的小型管道机器人,其原理简单、结构紧凑、控制方便.螺旋轮式移动的主体结构,确保管道机器人具有较大的牵引力和移动速度.管道机器人在管道内的数据信号,由搭载在微型管道机器人的移动结构上的DSTJ-3000智能差压压力传感器采集传送到C8051F330单片机,通过无线蓝牙数传模块,将数据传输到上位机,利用Visual Basic程序软件实现计算机对管道机器人的控制.螺旋轮式小型管道机器人控制系统能够自由控制前进、后退、调速、自锁等,其动作状态数据也可利用上位机软件显示或打印.     

一种多传感器数据融合的智能捡球机器人结构设计

设计了一种分层布局的智能捡球机器人.采用分层设计的思路将机器人机械部分分为捡球储球机构和机器人框架两部分,并对机械结构进行了系统的分析和设计.根据设计方案制作了机器人样机,分别以乒乓球和网球进行了捡球效率测试,结果表明,该机器人机械结构布局合理、视野较宽、捡球效率高.     

基于零力矩点的四足机器人非平坦地形下步态规划与控制

为提升四足机器人在非平坦地形中的行走能力,根据零力矩点理论分析机器人行进过程的稳定条件,利用稳定裕度的概念,在支撑多边形中求取最优稳定点来规划零力矩点. 为避免walk步态中频繁调整躯干姿态导致的能耗和行进速度损失,提出了在次优支撑三角形中求取最优稳定点的方法. 针对斜坡地形中机器人运动性和稳定性的矛盾,设计了综合性能更高的躯干姿态和支撑点位置. 为适应不同坡度和躯干角度,通过对零冲击足端轨迹规划方法进行改进,实现了以目标支撑点为中心的斜坡零冲击规划目标. 仿真试验结果表明,该规划控制方法能够实现机器人在不同斜坡中的稳定行走.      

基于CATIA的管道清洁机器人设计与研究

针对管道内径为200mm-250mm的管道清洁机器人设计,提出了基于螺旋推进原理的管道机器人的设计方案,运用三维建模软件CATIA进行实体建模,并对自适应管道机器人的机械结构进行了设计与研究。同时,通过CATIA,Analysis对管道机器人关节薄弱处进行校核优化,用以提高机器人运行的可靠性及较好的完成工作目标。     

仿生蠕动型机器人动力学分析与仿真

为提高蠕动型机器人的适应性和行走效率,根据腹足动物蠕动原理,设计了一种可应用于人体大动脉血管介入诊疗的新型蠕动式机器人,该机器人的摩擦力控制模块使固定相与移动相的体节单元与管壁之间具有不同的摩擦系数,从而提高了蠕动效率,使机器人运动更平稳,承载能力更强。描述了机器人的结构与行走原理,分析了机器人在大动脉流场环境中的受力,利用空间算子代数方法,建立了机器人动力学模型,通过试验验证了机器人行走原理,在此基础上进一步进行了任务仿真,测试了机器人在不同环境中的动力学性能。样机试验和仿真的结果表明这种仿腹足动物蠕动式机器人达到了预期目的,而建模和仿真的方法对于其他类型蠕动式机器人也具有借鉴意义。     

一种新型柔索驱动并联机器人的模型样机

提出一种新型并联机器人机构,利用张紧柔索驱动该并联机器人·通过运动学和动力学分析、工作空间分析、轨迹规划、误差分析,设计并制作了模型样机本体、驱动与控制模块,开发了机器人语言,控制模型样机完成指定动作·实验结果表明,这种新型并联机器人是可行的,适用于轻型机床等设备·该机器人在某一速度范围内工作时,会产生较明显的振动,并伴有噪声,因此要提高机器人的性能还必须设法抑制其振动     

新型4自由度并联机构的动力学建模与分析

对虚拟轴工作台并联机构做了静力分析和动力分析.采用分析静力学的虚位移原理建立静力平衡方程,并用该方程计算了机构处于某种静力平衡状态下的平衡驱动力及力矩.采用影响系数矩阵及应用达朗贝尔原理建立了机构的动力学模型,并对并联机器人做了虚拟样机动力学仿真.机构的力分析为虚拟轴工作台样机的主动副驱动力设计提供了参考.     

刚柔耦合微定位平台的设计与分析

设计了一种采用压电陶瓷驱动的3自由度刚柔耦合微定位平台,利用柔性铰链机构及自锁原理在保证装置定位精度的同时提高了微定位平台的承载能力.首先,对该平台的结构进行了设计,分析其运动及自锁原理;然后采用ANSYS对微定位平台进行了性能分析,结果表明,该微定位平台在y方向变形为28.8μm/100 N,z方向的变形为0.205μm/100 N;模态分析中,xy向驱动板和z向驱动板一阶固有频率较高,具有比较理想的动力学特性,能够用于加工过程中承载力变化较大的情况.