工业机器人工作空间及灵活性

本文重点分析通用5 关节工业机器人的工作空间、灵活性并用形象的几何作图、计算机显示表达出工作空间轴截面的形状,计算和表达出工作空间内已知各点的灵活度大小。分析和求出机器人的最佳工作区间,为通用5 关节机器人的实际作业提供了必要的依据。本文所采用的方法也可用于其他多关节机器人工作空间及灵活性的分析。     

胸腹腔外科手术机器人工作空间求取方法

探讨了作者设计的可用于微创胸腹腔外科手术的双臂机器人结构,分析了机器人双臂协同工作的原始工作空间。针对原始工作空间的位姿、形状、体积不易确定的缺点,提出了重新定义的旋转体形状的新工作空间和求取其位姿、形状、体积的方法,克服了原始工作空间不易确定而导致术前规划困难的缺点。计算实例表明该方法有效可行,应用该方法可在术前规划中快速定位实际手术区域,为应用该机器人进行微创胸腹腔手术仿真和实际手术奠定了基础。     

可重构星球探测机器人的运动学建模及轨迹规划

提出了可重构星球探测机器人的概念，对系统中子机器人的研究进行了重点论述．通过设计恰当的子机器人连杆坐标系，利用Denavit-Hartenberg方法完成了子机器人的运动学建模，并直接给出了子机器人的运动学正解模型．由于使用单一的求解算法不能求出工作空间的封闭解，因此综合利用代数法、几何法原理及空间投影关系，结合子机器人的结构特殊性推导出了运动学逆解，从而得到了工作空间内的所有解．在此基础上，考虑结构间的约束关系，给出了子机器人的工作空间及轨迹规划方法．最后，使用OpenGL对设计的子机器人系统进行了运动学仿真实验，实验以末端操作器的直线运动为例，充分考虑空间几何的关系，其结果有效地证明了建模及轨迹规划的正确性。     

模块化自重构机器人关键技术综述及研究展望

近年来，模块化自重构机器人因其构型复杂多样、运动模式丰富多变、目标构型可重构等特性而备受关注。通过对模块化自重构机器人关键技术的文献进行归纳，对现有的模块化自重构机器人关键技术进行了全面总结。首先，介绍了模块化自重构机器人的结构特点以及拓扑结构，重点分析了3种拓扑结构的优缺点以及发展趋势；其次，对自重构机器人现有的关键技术进行了综述，重点关注了模块化自重构机器人3种不同连接结构的物理原理和基本结构、机器人模块的重构算法以及重构过程的快速性3方面技术，分析总结了其优缺点以及发展现状；最后，针对自重构机器人空间在轨、抢险救灾两项任务的发展前景进行了展望，并提出未来的研究重点：1）探索连结结构的强刚度和轻质量的兼具方法，高效快速完成机器人重构过程；2）作业过程中，重构算法的高容错性和低耗能发展；3）将实时数据与所建立的动力学模型进行有机结合，对机器人进行人工调整，提高机器人的作业效率。     

自重构模块化机器人系统的空间状态及运动的研究

设计了一种新颖的同构式模块化自重构机器人系统,研究了该系统的空间状态,提出了一种基于图论的有序定点图以及特征向量矩阵法,该法能准确地描述单个模块在整个系统中的状态以及自重构机器人系统模块之间的空间拓扑连接关系．在此基础上,总结了自重构机器人模块的运动规则及描述方法,并给出了一个6模块自重构机器人系统的变形仿真例子,证明上述方法的可行性．     

基于离散智能的自重构机器人变形策略

在总结自重构机器人系统结构本质特点的基础上，提出了一种描述模型，对几种典型的同构和非同构系统进行统一的描述．探索了自重构机器人的基本变形方法，给出一种建立在全离散的局部智能基础上的变形策略，使机器人通过模块局部之间的交互产生整体自组织的结果，并且能够减低变形算法的计算复杂度．以一个9模块系统的变形过程为例进行了验证．     

2-RRC-SPS并联机器人工作空间的研究

提出了一种并联机器人工作空间分析的解析方法,该方法以曲面分析为基础,结合并联机器人的运动特性,得到了并联机器人工作空间边界曲面的方程.以2-RRC-SPS并联机器人为例,分析计算了其工作空间.在此基础上,描绘出了并联机器人工作空间边界曲面及截面视图.分析结果表明2-RRC-SPS并联机器人的理论工作空间是一个不规则的实心球体,该机构具有几何形状规则的作业空间,是一种较为理想的能实现三维移动操作的并联机构选型,获得的结果可应用于该并联机构的设计之中.     

弧焊机器人焊枪姿态的自动规划

针对弧焊机器人离线编程中的关键问题，研究了在焊接过程中焊枪姿态的自动规划技术，提出了焊缝和工艺信息的定义与获取、焊枪所在的最佳工作平面、焊枪可行域及其姿态的自动规划等方面的新概念和方法．通过采用这种方法，将三维问题的焊枪姿态规划转化为焊枪工作平面的二维问题来处理，并方便地得到了满足焊接工艺要求、焊枪与工件无碰撞干涉的可行区域，最后结合焊接工艺专家系统就可以最终确定焊枪在每一焊接位置的空间姿态．     

绳驱动并联机器人绳索拉力及工作空间求解方法研究

绳驱动并联机器人的驱动冗余性导致绳索拉力的求解复杂性、工作空间成为系统的重要指标。文中建立了机器人系统静力学和动力学的统一模型,对绳索拉力求解优化算法以及工作空间求解方法进行研究,通过MATLAB仿真求得了4根绳驱动康复机器人系统驱动绳索拉力和工作空间,验证了绳驱动并联机器人绳索拉力优化求解方法和工作空间计算方法的正确性。     

二自由度悬索并联机器人计算力矩控制

该文针对二自由度悬索并联机器人的轨迹跟踪控制进行计算力矩控制器设计。在处理悬索张力问题时,采用区间分析方法对由控制器参数与末端执行器初始状态构成的参数空间进行分析,确定满足悬索张力约束的解析充分条件以及可靠空间。该方法可以跟踪水平轨迹、竖直轨迹和圆周轨迹等典型周期轨迹,以及动态工作空间内的点对点轨迹。当初始状态位于期望轨迹之外时,该方法可以实现运动轨迹的自动过渡。仿真结果表明:可靠空间内的参数组合可以确保末端执行器以指数速率收敛于期望轨迹,并始终保持悬索张力为正。     

正交机器人机构工作空间的数值算法

提出了一种计算 n 自由度正交机器人机构工作空间的数值方法。先求出机器人机构末端两个关节对应子工作空间的边界曲面,在前一个关节建立参考坐标系,将已知子工作空间的边界曲面分成若干层,求出每一层上的截交线,定义截交线的两个端点、半径坐标值最大点和最小点等为特征点,根据这些特征点可生成前一级子工作空间的边界曲线和边界曲面,由此递推可生成工作空间的边界曲面,并计算出工作空间的体积值。以三自由度正交机器人机构为例进行了仿真分析,结果表明该算法具有运动学计算量小、结果精确等优点。     

空间机器人自主视觉伺服控制策略

针对传统的空间机器人遥操作控制方法受时延影响严重的问题,基于最新研制的4自由度空间机器人,提出一种基于多目相机的自主复合控制策略.该策略包含了眼在手和眼到手2种相机配置结构,每个相机均具有独立的位姿计算能力,前者保证了伺服控制的精度以及操作的灵活性,后者能够在观察到全局视景的情况下做出伺服控制.为满足机器人视觉实时控制的需求,对视觉处理算法进行了特别考虑.首先,设计了基于多边形形状拟合的特征识别方法,提出曲线矢量数据贪婪算法来处理图像遍历拟合过程中计算密集的问题;其次,结合特征识别结果和模型目标的空间信息,提出基于弱透视模型的单目位姿估算及优化算法;最后,依据所提策略在实验室环境中完成了自主导航及捕获任务,验证了在较低层次进行这种复合控制的可行性和有效性.     

一种新型四自由度非对称并联机构的运动学分析

在分析2-UPU/2-URU并联机构结构特点的基础上,运用封闭法对机构进行了位置分析,并验证了数值特例,利用球坐标搜索法得到影响并联机构工作空间的各种约束条件下的边界点,并通过MATLAB软件绘制工作空间的三维图形,得到约束条件对工作空间的影响规律,说明了其工作空间分布的特点,并进行了奇异分析。该机构是一种过约束机构,本文的研究为该机构工作空间优化设计和机构尺寸设计提供了依据,为该并联机构进一步的研究奠定了基础。     

并联机器人位置空间分析的几何法

结合６－ＳＰＳ并联机器人的结构特点，在考虑主动副运动范围和从动副结构约束情况下，提出了上平台位置空间分析的一种几何方法。该法可直接获得三维位置空间的边界曲面方程从而可方便地绘出位置空间各截面形状。     

弧焊机器人工作单元Internet远程控制系统

采用IGRIP（Interactive Graphics Robot Instruction Program）建立了弧焊机器人工作单元空间场景模型，基于Internet实现了机器人的远程运动仿真．在仿真的基础上，采用CORBA-CGI（Common Obiect Request Broker Architecture-Common Gateway Interface）方式实现了弧焊机器人的Internet远程控制．同时，通过现场摄像机，机器人的运动视频可以反馈回操作者的Web页面，这样操作者就可以远程监控机器人的运动．控制实验表明，该机器人远程运动控制方案是可行、有效的．     

Cooperative Localization and Tracking in Distributed Robot-Sensor Networks

This paper addresses the problem of real-time position and orientation estimation of networked mobile robots in two-dimensional Euclidean space with simultaneous tracking of a rigid unknown object based on exteroceptive sensory information extracted from distributed vision systems. The sufficient and necessary conditions for team localization are proposed. A localization and object tracking approach based on statistical operators and graph searching algorithms is presented for a team of robots localized with heterogeneous sensors. The approach was implemented in an experimental platform consisting of car-like mobile robots equipped with omnidirectional video cameras and IEEE 802.1 lb wireless networking. The experimental results validate the approach.     

基于WHD-CRM的群体机器人故障检测

使用交叉调节模型（CRM）进行故障检测,是一种重要的基于人工免疫模型的群体机器人故障检测方法.针对CRM在不同群体行为下,检测群体机器人故障通用性受限的问题,通过研究行为特征在不同群体行为下的影响力等级,提出了使用加权汉明距离的交叉调节模型（WHD-CRM）.相比于CRM,WHD-CRM对不同群体行为的机器人行为特征赋予了不同的权值,获得了更加精确的中间结果（亲和力值）,进而提高了各类群体行为下检出故障机器人的概率.实验结果表明：相比于使用原始CRM,WHD-CRM的故障检测率提高了13%.     

Effective envelope method for Stewart platform workspace

The workspace of Stewart platform is the intersection of 6 son workspaces of 6 loop chains, so it is important to determine the boundary of the son workspace when locating the boundary of the son workspace. An effectivc envelope method is proposed in this paper. Firstly the envelope theory of a family of singular parameter curve surfaces is used to find the envelope surfaces of the son workspace. Then the numerical method is applied to determine the effective envelope surface. And after that the full boundary of the son workspace, which is the envelope of the effective envelope surfaces, is determined. Finally the workspace can be obtained with a section plane method.