柔性导轨制孔机器人及变刚度技术研究现状

柔性导轨制孔机器人属于轻型自主移动式制孔设备当中的典型代表,具有小型化、成本低等特点,引起了国内外飞机制造厂商的重点关注。然而,由于导轨柔性不足,限制了其应用范围,只适合于飞机大部件、小曲率表面的制孔和装配。为解决此问题,扩大其应用范围,本文对柔性导轨制孔机器人、变刚度技术进行了综述,创新性的提出了变刚度柔性导轨技术与导轨制孔机器人技术相结合的方案。     

水黾仿生特性与工程应用研究进展

水黾是一种在湖泊、池塘、湿地中常见的小型昆虫,凭借其腿部具有微纳复合结构而呈现的超疏水特性可稳定站立在水面,受到普遍关注并逐步成为研究热点。已有学者对水黾运动特性开展研究,以期获取设计灵感用以研制功能优异的超疏水表面与功能完善的仿生水黾机器人。从水黾运动特性入手,综述了运动支撑力的测试方法,重点关注以水黾为仿生原型在工程仿生领域中超疏水表面制备、水上行走机器人和跳跃机器人研制的发展现状。超疏水表面的制备应从微形貌特征、制备工艺和生产成本等方面深入研究,仿生水黾机器人的研制需进一步考虑运动、驱动方式和支撑特性。基于水黾腿部微形貌结构特征研制超疏水功效显著且持久的超疏水表面,以及性能优异、功能完备、运动特性高度相似的仿生水黾机器人将是未来发展的主要趋势。     

可移动多维振动时效机器人设计与运动学分析

针对现有振动时效技术的不足,为解决多维激振作业的需求,设计了一种在3-UPU并联结构支架基础上串联3条机械臂的混联式多维振动时效机器人,拓展了末端执行器的自由度及工作空间。运用ADAMS对并联支架进行运动学分析;基于D-H参数(Denavit-Hartenberg parameters)对机械臂进行建模,并对串联机械臂进行正运动学求解,运用MATLAB对机器人机械臂Ⅱ的工作空间进行求解,解出激振器工作空间的范围。验证了机械臂末端执行器工作区间的可行性。多维振动时效机器人机械臂拥有良好的工作性能,提高了振动时效的工作效率,机械臂间相互协同满足多维振动时效的作业要求。     

基于径向基神经网络的Delta机器人位置精度补偿

针对Delta并联机器人末端控制精度问题,提出一种基于RBF的提高Delta并联机构运动学控制精度的方法。首先对Delta并联机器人的运动学逆解进行分析,探讨了影响控制精度的因素和现有提高控制精度方法的局限性。其次,求解Delta并联机器人的工作空间,结合实际工作,通过试验采集训练样本。以末端实际位置为输入样本,末端的期望位置与实际位置之差为输出样本,进行RBF神经网络模型训练,得到末端实际位置与位置偏差之间的非线性映射关系,基于此设计位置补偿策略。最后,在Delta机器人平台上进行实验验证,使用训练好的RBF网络结合运动学逆解,对Delta机器人末端进行轨迹跟踪控制。实验结果表明,末端控制误差由±30mm减小到±5mm,有效的减少了末端位置误差,为Delta机器人精准控制提供了一种简单易行的方法。     

关节式双履带移动机器人越障稳定性分析

通过对外部环境的复杂情况及各类影响因素的观测与分析,设计了一种基于非结构环境的关节式双履带移动机器人,该机器人平台由前、后两壳体组成,两壳体由旋转关节相连接,调节式活动装置和履带压紧机构的设计保证了机器人的越障稳定性。在此基础上,以攀越二维崎岖地形、正斜坡地形以及楼梯等三种典型地形为例,对机器人的越障稳定性进行分析和仿真。最后经过实验验证关节式双履带移动机器人的结构设计的合理性和理论分析的正确性。     

基于Beckhoff的瓷砖铺贴机器人控制系统设计

为促进建筑行业自动化发展,针对瓷砖铺贴工艺对机器人技术、定位技术及高速、高数据处理性能及实时坐标记录的需求,提出了基于Beckhoff嵌入式PC控制系统的瓷砖铺贴机器人控制系统。设计了针对机器人、移动平台、激光测距传感器、真空吸盘的综合控制系统,该控制系统利用激光传感器实现瓷砖空间定位,真空吸盘实现瓷砖抓取放置动作,移动平台扩大瓷砖铺贴范围。Beckhoff嵌入式PC作为上位机与硬件通过对应数字量模块、RS232模块实现通讯。瓷砖铺贴实验结果表明:系统可实时记录瓷砖位置坐标,并能满足机器人实时控制的需求,验证了该系统在精度上可完全代替人工实现瓷砖铺贴工作,同时铺贴效率得到了大幅提高。     

高速洁净玻璃基板搬运机器人发展现状与展望

玻璃基板是生产显示屏的关键基础材料,其生产线工艺复杂,条件严苛,需要通过搬运机器人实现在产线中的流转。首先分析了显示屏产业的发展趋势,以及产线对搬运机器人的性能需求。随后从构型的角度,对搬运机器人的研发做了概述。对比分析了中外玻璃基板搬运机器人的性能特点,阐述了中国企业、高校在产业和科研方面所做的创新性工作。对搬运机器人关键技术做了论述,指明了自主化研发机器人的技术突破方向。     

基于ANSYS的爬壁机器人永磁轮吸附装置的设计与优化

为解决钢质壁面与永磁轮之间吸附性能弱的问题,通过有限元分析方法研究永磁吸附装置,在永磁体尺寸不变的前提下对磁路展开优化,设计一种磁极同名阵列排布的新型永磁轮。对该吸附装置进行数值仿真分析,得到不同条件下永磁轮与钢制壁面之间的吸附力及轮磁通密度矢量图,借助于仿真软件对永磁轮的合理性进行验证,并对轭铁厚度和钢制壁面间不同气隙进行数值仿真,选取最优值,为爬壁机器人永磁吸附结构设计及优化提供参考。     

基于粒子群优化算法的绳驱动连续体机器人轨迹规划

为提高绳驱动连续体机器人运动的平滑性和稳定性，在关节空间和笛卡尔空间研究了基于样条函数和粒子群算法的轨迹规划问题。首先，采用双参数局部指数积公式建立连续体机器人的运动学模型；其次，根据牛顿-拉夫森迭代方法进行逆运动学求解；最后，基于自适应惯性权重的粒子群时间最优化算法结合五次B样条函数，分别实现了连续体机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划。仿真结果表明：在相同的条件下，两种方法均可得到连续体机器人末端的连续轨迹，速度均小于10 mm/s，加速度均小于20 mm/s²；基于关节空间规划出的关节位移、速度、加速度曲线更为平滑，关节空间规划用时9.219 3 s，笛卡尔空间规划用时10.604 6 s。基于粒子群优化算法的绳驱动连续体机器人轨迹规划研究，提高了连续体机器人的运动性能，可为绳驱动连续体机器人的位姿规划提供参考。     

基于Wigner-Ville分布的移动机器人语音定位中时延估计方法

在移动机器人语音交互中，时延估计算法的精度是影响语音定位精度的关键因素。针对在强噪声情况下，基于时延估计原理进行语音定位的精度较低的问题，提出基于维格纳 威利分布(Wigner-Ville distribution， WVD)的一次与二次相关时延估计算法。在强随机噪声环境条件下，信号间的相关计算会加大侧峰的峰值，极大程度地干扰对主峰峰值的搜索，无法准确估计时延，进而影响语音定位效果。为了减小侧峰的影响，进一步对相关峰值加窗处理。但加窗虽减小了侧峰的干扰，却导致主峰宽度变大且变化趋势平坦，也会影响时延估计精度，因此，需选择希尔伯特变换对峰值锐化处理。仿真实验研究了各算法的估计情况与时延估计的均方根误差，实验结果表明，所提出算法相比其他几种算法对时延估计性能更高。此外，实际场景实验验证了该算法的抗噪声性能。