蛇形搜救机器人的ORB-SLAM研究

针对蛇形搜救机器人在复杂颠簸的搜救场景中连续获取的单帧图像之间旋转变化剧烈的特点,提出一种结合ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)特征检测算子和局部敏感哈希(locality-sensitive hashing,LSH)特征关联算法来完成蛇形搜救机器人的同步定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)。该方法具有尺度不变性和旋转不变性,可有效解决特征点的检测与匹配问题。实验平台采用自主研制的具有高清摄像头的蛇形搜救机器人,分别对不同步态、不同场景进行实验验证,结果表明,与传统视觉SLAM相比,该算法计算量小,时效性强,适用于复杂环境下蛇形搜救机器人的工作。     

Knowledge presentation by the MNSM-based controller for swimming motion of a snake-like robot

A MNSM( mirror neuron system mechanism)-based controller is developed to present the swimming rhythm of a snake-like robot in Cartesian space. From engineering viewpoint,the proposed controller is composed of a neuron for rhythm angle and two neurons for motion knowledge in XY plane. The given knowledge is a rhythm curve for swimming motion of a snake-like robot. Experimental results show that the proposed controller can present the knowledge of swimming rhythm,which represents the corresponding control law to drive the snake-like robot to swim with different speeds and turning motion. This work provides a novel method to present the knowledge for swimming motion of snake-like robots.     

宏-微机器人末端惯量特性的数学分析

宏－微机器人是指一个小的机械手附在一个大的机械手末端构成的机器人系统。通过对宏－微机器人运动学、动力学的分析，研究了宏－微机器人的末端惯量特性；数学分析给出了宏－微机器人末端有效惯量的解析表达式，并进一步证明了宏－微机器人有减小末端有效惯量、扩充系统频带的特性。     

宏—微机器人系统及其连续轨迹控制研究

宏-微机器人即一小机械手附在一大机械手的末端构成的机器人系统，这种机器人有减小末端有效惯量、扩充频带的特性．介绍了研制的宏一微机器人，并进行了连续轨迹跟踪方面的实验研究，取得了满意的结果     

柔性宏/微空间机械手系统的误差补偿

利用一个柔性宏 /微机械手空间机器人结构 ,即在一台大型的柔性宏机械手的末端安装一台小型的微机械手 ,以提高柔性空间机器人的作业精度。基于机器人摄动理论和正、逆运动学理论 ,推导利用微机械手的快速和精密运动消除柔性宏 /微机械手误差的补偿原理。仿真结果表明补偿前 ,宏 /微机械手末端点因弹性杆件变形引起的在 x方向的最大误差近 6 m m,在 y方向的最大误差近 8m m,采用所提出的方法进行补偿后 ,末端误差几乎为零。所提出的误差补偿方法能够有效地提高机器人末端点的定位和跟踪作业精度     

一种蛇形柔性臂的系统及结构

提出了一种蛇形柔性臂的结构与控制,介绍了柔性臂的主动弯曲机构及运动转换机构的结构及原理,并对柔性臂控制系统进行了描述,该柔性臂具有弯曲半径小、只用一台电机提供动力、体积小等优点。     

基于MATLAB的微电驱串联机械手工作空间域解算与仿真

文章介绍一种可用于小型管道和容器焊接以及内壁焊接质量检测的新型机械手——微电驱串联机械手,探索了一种实用的串联机械手工作空间域的仿真方法。通过机械手结构分析,建立机械手连杆坐标系,确定连杆参数,得到连杆变换的D-H(Denavit-Hartenberg)矩阵,建立机械手的数学模型,然后应用MATLAB求解机械手运动学正解,仿真得到机械手工作空间域。通过仿真验证了机械手结构设计的合理性。     

基于Webots的蛇形机器人蜿蜒步态规划及偏移补偿

仿生蛇形机器人对复杂环境具有良好的适应性,应用前景广泛.针对蜿蜒运动初始时刻的突变问题和运动过程中存在的偏移问题,提出优化方程,并对蜿蜒运动步态进行规划,研究了模型参数对机器人运动速度、偏移的影响,分析运动控制参数,并对运动步态偏移进行补偿.通过Webots仿真实验表明:运动控制参数决定了蛇形机器人的运动形状、偏移量及...     

基于奇异摄动的宏—微机器人控制方法

物理上包含快过程和慢过程的系统可以用奇异摄动方法分析和控制,通过集中微机械手的小参数,提出了将宏－微机器人的动力学模型表示的为标准的奇异摄动模型的方法,这一方法对刚体连杆机械手具有一般性,基于奇异摄动方法设计了宏－微机器人控制器,宏机械手采用计算力短控制,微机械手采用非线性反馈控制,四自由度宏－微机器人的仿真研究证明了方法的有效性。     

人工肌肉多自由度弯曲柔性关节的仿生蛇形机器人

设计了一种由气体驱动的波壳伸缩式人工肌肉的、多方向弯曲的柔性关节,阐述了由此弯曲关节为基础的模块、及由多模块构成的蛇形机器人的设计思路.此关节原理采用万向节为柔性骨架,弹性的波壳受气压后轴向膨胀作为肌肉动力.给出了柔性关节的简单结构、蛇形机器人的基本构造、接受与控制系统的硬件组成,气体驱动系统的原理图以及旋转配气阀的结构.     

气动通用上下料机械手结构设计

通过对机械手实际工作环境的了解,对该机械手进行了总体方案设计,确定了该机械手为圆柱坐标型四自由度通用机械手,故同时设计了机械手的夹持式手部结构和吸附式手部结构,可以更换使用。该机械手既可以用于搬运小型零件,也可供教学、实验使用,使用范围广。本文计算出了手部夹紧气缸所需的驱动力,设计了机械手的手部结构、腕部结构、臂部结构。     

Twist-related locomotion of a snake-like robot

0 Introduction Most creatures have unique ability and interesting gaitsto hunt for preys or escape fromtheir predators .The complicated locomotion forms of animals can lead to a broader understanding of robotic locomotion,and robotic researchers can build up a newtype of robot for special application.In the real world,snakes can be found ev- erywhere and adapt to a variety of environments . There- fore the development of snake-like robot is a meaningful application of biological inspired syste…     

一种7-DOF机械臂的结构设计及其几何位置误差分析

基于双电机伺服驱动的关节设计制造了一种7-DOF协作机械臂,建立了该型机械臂末端执行器的几何误差模型,并且基于原始参数误差独立作用原理对参数误差进行分析与合成.基于数理统计大数定律,利用蒙特卡洛的方法对几何位置误差影响因素的灵敏度进行了数值仿真计算分析,找出对机械臂几何位置误差影响程度相对较大的参数误差.通过对机械臂末端执行器的几何位置误差计算分析,可知误差在工作空间内服从瑞利分布.经过实验测量,机械臂的重复定位误差不超过0.0591mm,并且绝对定位误差服从瑞利分布是显著性的,证明了双电机伺服驱动关节具有回差小、传动精度高的特点和误差分析的正确性,为机械臂的精度设计与应用提供理论依据.     

基于平面气浮实验数据获取机械臂在轨关节驱动力矩的理论建模与实验验证

为了正确地掌握空间机械臂在轨服务过程的真实动力学特性, 基于Lagrange方程, 获得机械臂有/无气浮装置时关节驱动力矩的差值函数, 然后利用带气浮装置的关节驱动力矩的地面实验数据减去理论差值, 预测机械臂在轨服务时的真实驱动力矩。最后采用刚性较好的小型机械臂进行实验, 验证了该方法的正确性。     

Dynamics optimization of a novel high speed and high precision 3-DOF manipulator

0 IntroductionParallel kinematic manipulators (PKM) are a classof promising machineforthe manipulationand assemble ofelectronic device , because they have some advantagesover the serial manipulator ,such as high load carryingcapacity,good dynamic performance and precise position-ing[1]. Anovel hybrid 3-DOF manipulator , which com-bines the advantages of parallel manipulator and serialmanipulator, is studied in this paper . As shown inFig·1 ,the manipulator is composed of planar parallelmec…     

基于小世界算法的机械手时间最优运动规划

针对机械手运动规划通常存在建模复杂、参数多和优化效率低的不足,提出了基于小世界算法的机械手时间最优运动规划。首先运用末端分离法进行机械手工作姿态的简化模型建立;然后结合摆线运动方程,并以工作姿态和关节运动学为约束,建立时间最优的运动规划模型;最后引入基于精英集聚效应的小世界优化算法来提高模型求解精度。仿真测试结果表明,与禁忌遗传算法、基本小世界算法相比,精英集聚效应小世界算法使得机械手规划模型的运动时间和总均方差分别平均降低23.3%和19.7%,且表现出较好的收敛性和稳定性,进而验证了时间最优规划模型的有效性。     

求解并联机器人工作空间的迭代搜索法

分析了并联机器人分支运动链与手部平台之间的几何约束关系，提出了子工作空间限制条件，通过平台姿态调整和步长变化，求得并联机器人工作空间边界．这种迭代搜索法不需要进行优化数值计算，求解过程简单，计算速度快     

机械臂刚体运动防冲突角度最优输出方法

机械臂刚体运动防冲突角度输出方法存在防冲突角度控制精度低、易出现碰撞的弊端;因此,提出一种机械臂刚体运动防冲突角度最优输出方法。利用拉格朗日法获取机械臂被动关节动力学方程式,通过振幅控制方法控制机械臂被动关节位置,实现对机械臂刚体运动防冲突角度的最优输出。实验结果表明,相对于传统方法,控制下的机械臂刚体运动防冲突角度输出值较优,控制过程中位置误差与稳态误差较小,有效实现了机械臂运动的防碰控制。     

关节式机械大臂和小臂的角速度和角加速度分析

导出了关节式机械手的大臂和小臂的角速度和角加速度计算式。通过实例说明了这些计算式的应用。     

基于STM32的机械臂运动控制系统设计研究

为了提高机械臂运动的准确性以及提高机械臂的控制效率,运用STM32处理器设计了一种机械臂运动控制系统。采用STM32作为主控系统的核心,通过角度位移传感器构成机械臂的感知模块,利用舵机驱动电路构成机械臂的运动模块,从而形成机械臂运动控制系统的硬件单元。以模糊PID控制理论为软件核心,对机械臂运动过程中的轨迹偏差进行计算,形成控制量。主控器STM32将根据控制量对机械臂的运动模块发出调控信号,使得机械臂能够快速回归预定的运动轨迹。实验结果表明,本文所设计的机械臂运动控制系统,能够快速、准确地对机械臂的运动状态进行控制,提高机械臂运动的准确性。