反恐驱暴机器人的设计与实现

为了避免特警人员在参与反恐驱暴过程中出现人员伤亡并提高工作效率,设计研发了一款反恐驱暴机器人.该机器人采用双履带车体作为其移动载体,搭载9管催泪弹发射器、声波驱散器、高压静电防护网等防御武器装备.机器人通过搭载的CCD摄像机对现场环境进行实时监测,并将拍摄画面实时传输到后台指挥控制平台.后台指挥人员通过分析画面信息,操作机器人对现场情况进行处理.试验结果表明,该反恐驱暴机器人能够顺利完成反恐驱暴工作,极大地降低作战人员伤亡事故的发生率并提高了现场处置的效率.     

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.     

一种四足机器人机构及运动学研究

四足机器人凭借离散式的支撑方式,具有比轮式和履带式机器人更强的非结构化环境适应能力,在抢险救灾、星际探索、军事反恐等领域具有广阔的应用前景。针对四足机器人运动的低惯性、高稳定性等性能需求,以德国牧羊犬为仿生对象,开展了基于连杆机构的四足机器人机构及运动学研究。通过对移动步态的研究,为满足机器人快速移动的需求,确立了以对角步态为主要移动方式。最终,搭建实体样机,通过实验验证了机构设计及步态规划的有效性,满足机器人运动的稳定性及适应性。     

具有手脚融合功能的多足步行机器人结构设计

为了拓展多足步行机器人的应用,开发了具有手脚融合功能的模块化多足步行机器人.该机器人至少1支腿既可以行走又可以抓取物体,具有手脚融合功能.抓取物体时,利用3条腿支撑身体,具有手脚融合功能的腿作为能抓取物体的机械手,行走时该腿就执行脚的功能.机器人由机体模块、行走腿结构模块、手脚融合腿部结构模块、控制模块等组成.各模块之间方便联结与扩展.在物理样机上进行了相关试验,结果表明该机器人能够行走和抓取特定目标物,实现了手脚融合功能.     

一种四足机器人机构及运动学分析

四足机器人凭借离散式的支撑方式,具有比轮式和履带式机器人更强的非结构化环境适应能力,在抢险救灾、星际探索、军事反恐等领域具有广阔的应用前景。针对四足机器人运动的低惯性、高稳定性等性能需求,以德国牧羊犬为仿生对象,开展了基于连杆机构的四足机器人机构及运动学研究。通过对移动步态的研究,为满足机器人快速移动的需求,确立了以对角步态为主要移动方式。最终,搭建实体样机,通过实验验证了机构设计及步态规划的有效性,满足机器人运动的稳定性及适应性。     

晶格畸变自重构机器人的可达工作空间分析

提出了一种新的晶格可畸变的自重构机器人系统LDSBot,其4个模块可以组成一个平面并联机构式的晶格.首先将晶格简化成“移动副 旋转副 移动副”的等效串联机构,并进行运动分析;然后,根据旋量理论的指数积公式建立正向运动学模型;最后根据模块结构约束和晶格畸变运动约束,利用蒙特卡罗方法对二维和三维晶格的可达工作空间进行求解.结果表明,该晶格式机器人系统具有良好的空间可达性,为大规模自重构机器人系统的应用奠定了基础.     

一种摇臂轮组与行星轮组相结合的爬楼越障机器人结构设计

为了提高轮式机器人移动的地形适应能力和越障能力,提出了一种摇臂结构与行星结构相组合的10轮多地形自适应移动机器人.该机器人采用摇臂结构轮组作为前驱轮组被动摆动适应地形变化,行星结构轮组作为后驱轮组主动翻转翻越障碍适应地形.利用Adams软件构建机器人爬楼越障动力学模型,仿真分析机器人爬楼越障过程.研制了物理样机,根据多...     

基于RTK技术的极地冰川移动监测系统的试验研究

基于PTK(Real Time Kinematic)技术,提出了利用铱星通讯系统进行数据远程传输的移动监测系统,其中基站和移动监测站由高精度GPS模块、数传电台与MSP430单片机控制器集成为一体。该系统以冰面抛投式移动浮标基站为载体,给出了监测系统的构成及数据采集及处理方法;并在野外实现了移动定位的实时监测试验。与常规定位进行比较,结果表明,该系统精度和稳定性均较高,移动监测精度可达厘米级,适用于冰川移动监测领域且将在中国第32次南极考察中进行应用试验。     

基于可信计算的移动平台设计方案

在深入研究现有可信移动平台设计方案和TCG移动可信模块相关技术的基础上,提出了带有移动可信模块的可信移动平台设计方案.平台采用基带处理器和应用处理器分离的结构,利用移动可信模块构建了以应用处理器为中心的可信区域,为移动平台提供受保护的计算和存储空间,提高了移动平台的安全性、灵活性和可靠性.分析了现有可信移动平台安全引导过程安全漏洞,提出了改进的安全引导过程,并通过谓词逻辑对改进的引导过程进行了正确性验证.     

高冗余类人双臂移动机器人运动规划

将差速移动平台和固定类人双臂机器人组合成高冗余类人双臂移动机器人,针对该机器人高冗余、类人双臂和移动的特点提出一种整体性分解运动速度控制算法(w RMRCA)进行运动规划,将双臂末端执行点运动分解为该机器人移动平台左右轮和类人双臂各个关节的协调运动.通过对单双臂移动机器人仿真比较表明:类人双臂移动机器人具有更多的冗余,更好的平滑性和灵活性,更大的操作空间;在整个移动操作过程中差速移动平台和双臂之间有更好的协调操作特性,拥有更大工作空间.该算法在高冗余机器人系统中运动规划的有效性得到了验证.     

让机器人守卫首都安全

1 项目背景 大厦、会议场馆、体育馆、剧场、机场和客机等封闭场所由于其内部环境复杂、可视空间有限、隐藏躲避方便等原因,是目前反恐救灾中作业难度较大的地方. 针对这类封闭环境内的反恐救灾作业要求,北京航空航天大学机器人研究所所长刘荣教授所在的项目组,提出了多机器人立体化反恐救灾系统的概念,并于2008年由北京市自然科学基金资助立项开始研究. 刘荣介绍,目前的机器人,包括爬壁机器人、地面移动机器人、空中飞行机器人等研制的关键,是其指挥控制问题. 为此,项目对多机器人立体化反恐救灾系统中的关键技术问题进行了深入研究,并研制了壁面爬行、地面移动、空中飞行小型机器人样机,以及多机器人指挥中心.     

小型海洋环境监测平台设计

针对当前海洋环境监测多样性的需求以及当前监测设备存在的弊端,设计了一款以水面浮台为中转中心,连接地面控制端与水下机器人的监测平台系统,实时监测局部海洋环境。水面浮台通过无线模块与移动控制端进行远距离通信,通过光端机模块与水下机器人端进行实时通信,水面浮台在水下机器人的带动下,可以灵活移动至指定海域。平台具有长航时、作业费用低、远距离通信以及灵活移动等特点。     

小型办公室物品传输服务机器人的硬件设计

当前竞争激烈的社会环境下,怎样更合理地运用时间、有效利用人力资源已经成为企业、机关甚至一个国家在竞争中取得优势的必要条件。基于此,开发了办公室物品传输服务机器人。该设备以AVR单片机为核心,通过人机界面发给无线数传模块的指令要求以及传感器自身对轨迹和障碍物的检测自动调整位置,完成沿轨迹行走,准确到达呼叫地、目的地,从而达到点对点传输物品的目的。办公室物品传输服务机器人主要包括便携式电源、AVR单片机、无线数传模块、光电传感器、直流电动机等。     

PTR2000及其在机器人遥操作系统中的应用

介绍了一种新型的单片无线收发数传MODEM模块PTR2000，及使用中应注意的一些技术问题并给出其在机器人遥操作系统中的应用实例。     

模块化软体机器人运动模式

设计了一种模块化软体机器人，其由多个可变形的球形模块单元组成，根据球形模块单元的膨胀和收缩，能改变自身的尺寸向前移动.应用有限弹性理论，分析了球形模块单元的充气膨胀过程，结果表明球形模块单元的初始膨胀半径越小，其最大压力越大.描述了3个球形模块单元依次膨胀和收缩过程，得出1个周期内该软体机器人的运动模式.最后, 通过3个球形模块软体机器人膨胀和收缩运动的实验,验证了模块化软体机器人运动模式的可行性.
     

一种新型智能机器人控制系统设计

为异构式多智能体机器人协作研究,设计并实现了一种基于32位嵌入式系统的分布式控制系统。针对传统封闭式控制系统的弊端,采用了开放式模块化的硬件结构,在ARM核心模块基础上通过IIC总线扩展功能模块。功能模块以AVR单片机为核心,独立完成模块功能。软件系统采用了混合式体系结构,应用模块在嵌入式Linux平台上使用自顶向下分层设计,以多任务和基于TCP协议的可靠多机器人通讯机制管理各功能模块,并引入Python脚本解决任务策略变换的灵活性问题。采用了黑板和点对点相结合的多机器人协作通信模式。实验证明,该系统具有良好的开放性,为异构设计、功能扩展、人机混合控制和多机器人协作提供了可靠的平台。     

地面自主移动平台信息融合与路径规划系统

由于战术任务的多重性，以及作战环境与条件的复杂性，要求智能化地面兵器装备机动载体－地面自主移动平台须具有良好的机动特性和基于多传感器信息融合，规划的智能特生，该文介绍地面自主移动平台的核心环节－信息融合与路径规划系统的基本结构，以及平台总体联调中有关该系统的一些典型实验，结果表明，该系统在适应各类实际路况，环境等方面，具有良好的性能。     

输电线路行走机器人遥控器设计与实现

为了实现对输电线路行走机器人的远程控制,本文设计并实现了一款嵌入式无线遥控器。遥控器硬件部分主要包括基于Cortex-M3内核的ARM芯片STM32、电源模块、LED显示模块、键盘和远距离无线数传模块;软件上采用嵌入式μC/OS-II来实现任务调度和外围设备管理。遥控器根据按键的状态,按照本文设计的通讯协议向输电线上的机器人发送控制指令,并实时接收机器人本体返回的数据。液晶屏实时显示指令发送状态、机器人本体运行状态及遥控器自身状态。经过大量实验及实际应用表明,本文设计的遥控器具有高稳定性、高准确性、遥控距离远等优点。     

基于Mobile Agent的移动GIS模型

针对移动GIS应用中无线互联网络的带宽限制、非对称、不稳定等问题,采用了移动智能体(Mobile Agent)分布式计算理论与方法,提出了一种基于Mobile Agent的移动GIS模型.该模型集成Mobile Agent、GPS、CDMA、TCP/IP、UDP等方法与技术,可以进行空间信息的移动计算、移动目标的实时监控、空间信息的实时采集与无线传输等,并且该模型从底层初步构建了Mobile Agent运行环境、移动GIS应用服务器、移动GIS客户端和服务器等模块.利用该模型在上海某区消防网格化调查与维护应用中进行了试验,结果表明所提出的模型与方法在无线互联网络环境下具有较好的灵活性和实用性.     

自重构机器人辅助自重构规划策略研究

针对仅仅依靠初始构形组成模块间的相互协调运动无法完成自重构任务这一情况,结合DL-Cube(Double L Cube)自重构机器人单元模型的结构特性,设计构建了风车形子单元,该子单元具有移动、转变模块方位、携带模块等能力.提出了基于公共拓扑的自重构规划策略,即在进行自重构之前利用分级优化机制搜索出初始构形与目标构形之间的最大公共拓扑,然后以此公共拓扑为目标构形的生长中心,同时,借助于风车形子单元移动、转变模块方位及携带模块的能力,最终实现目标构形的重构.利用仿真实验验证了上述理论的有效性和可行性.