基于姿态的多关节履带机器人越障控制

为提高机器人在楼梯、台阶等典型障碍环境中的自主越障的实用性,以检测机器人自身姿态而非环境尺寸作为越障控制的基本依据,设计了多关节履带机器人的各种自主越障控制方法.即首先以AHRS(姿态航向参考系统)所测得机器人姿态作为重要反馈量,采用稳定锥方法实时判定机器人越障过程中的倾翻稳定性,通过实验验证了该方法的有效性;在此基础上以机器人姿态为反馈,并结合机器人关节位置和驱动电流,设计了典型障碍下的自主越障控制动作规划,实际环境测试表明此越障控制方法具有对障碍具体尺寸依赖性小,实用性强的特点.     

变位四履带足机器人行走机构的越障性能研究

对自行研制的变位四履带足机器人行走机构的越障性能进行分析，并与普通双履带行走机构的越障性能进行比较，证实了此行走机构在越障性能上的优越性。     

越障机器人的设计与研究

系统地阐述了越障机器人的机构设计思想及运动原理；分析和探讨了遥控控制手段，控制电路及控制策略，该机器人机构设计巧妙，采用航模比例遥控器和PLC电路进行控制，具有结构紧凑可靠，操作简单，运动灵活等特点，在实践中得到了良好的验证。     

具有手臂的移动机器人越障性能分析

移动手臂的运动对机器人越障性能和稳定性有一定影响.建立质心运动学模型,得到了机器人在越障过程中的质心变化规律,建立越障关键姿态动力学模型,分析了移动手臂动态运动对跨越障碍的影响.通过实验,验证了模型和分析结果的正确性.     

核探测机器人底盘设计与越障性能仿真验证

为减少核辐射对工作人员身体的损伤,设计了一款可用于强辐射环境的、具有较好通过性和地形适应能力的附有减震系统的核环境探测机器人。该机器人搭载多种探测传感器并对关键驱控部分进行了辐射屏蔽,可在强辐射环境下完成探查、巡检作业;机器人的履带移动底盘设计采用驱动轮与地面具有一定角度的离地角同时使诱导轮接地的方法以保证机器人具有较好的越障性能和地形适应能力;底盘设计了减震结构以减少机器人震动对探测器造成的影响。通过理论分析确定了移动底盘相关参数,通过三维绘图软件SolidWorks建立了机器人三维模型,利用动力学仿真软件RecurDyn对机器人底盘越障能力进行了仿真分析,得出了机器人在越障过程中其质心与驱动扭矩的变化关系,验证了底盘越障可靠性,为实验样机的研制奠定了理论基础。     

关节履带式管道检测机器人越障性能优化

针对一种特殊管道内部检测,设计了一种小体积紧凑型的关节履带式机器人.根据本机器人结构设计,建立了描述机器人姿态的各参数与越障性能之间的数学关系式.探讨了该机器人在越障过程中的姿态调整对越障能力的影响.在此基础上采用最优化方法求解了该机器人的最大越障高度,并确定了适合的姿态调整方法.Matlab仿真及实验验证了该设计和优化计算对于提高机器人越障性能的有效性.     

螺旋驱动式管内机器人越障性能优化设计

受当前管道连接工艺限制,各类管道连接处易形成环形凸台或环形凹槽障碍,因此管内机器人需具备一定的越障能力.相比地面机器人越障,管道内部封闭且受限的空间环境使机器人越障机理更为复杂.针对一类螺旋驱动式管内机器人,为了定量分析其越障运动并获得约束下最优越障性能,分别构建机器人在环形凸台和环形凹槽障碍环境的准静态越障模型,包含螺旋轮越障和从动轮越障两种状态.以机器人牵引能力、驱动电机转矩等为约束条件,构建机器人综合越障性能数学模型,基于指数惯性权重改进粒子群算法优化求解最优越障性能下的决策参数向量.将所提综合越障性能优化方法应用于螺旋轮角差动式管内机器人的设计中.试验结果表明:该机器人能够顺利通过PVC管道内2mm环形凹槽障碍和不锈钢管道内2mm环形凸台障碍,验证了所提方法的有效性.     

可越障爬壁机器人研究与设计

为了解决爬壁机器人越障性问题,本文根据爬壁机器人的吸附类型介绍了国内外足腿式、蠕动式以及飞吸式机器人越障能力的研究现状,以及本团队研制的3款越障式爬壁机器人的性能特点,对比了各类机器人越障性能的优劣性.在此基础上探讨了爬壁机器人设计时的重点问题,对未来设计越障爬壁机器人起到了一定的引导作用.     

基于质量调心的巡检机器人越障机理分析

针对输电线架空地线上的障碍物,具体分析了机器人跨越架空地线上障碍物的过程,依据越障过程的分析,提出一种新的基于质心调节的机器人越障构型.该构型自由度少,控制简单,能够减少越障过程时间,具有广泛的应用前景.     

双臂巡检机器人越障能力分析

研究了手臂固定式、手臂移动式和带柔索式三种类型双臂巡检机器人的越障能力,通过理论分析建立了三种类型双臂巡检机器人相应的越障能力数学模型,在设定基本相同的质量参数和结构参数前提下,计算得到了三种类型巡检机器人在不同线路坡度下的最大越障距离.计算结果表明:带柔索双臂巡检机器人的手臂结构运动更为灵活,机器人越障能力更大,且越障距离可根据障碍物大小自由调节,因此带柔索双臂巡检机器人的结构设计具有明显优势,更易实现机器人轻量化设计.     

五自由度搬运机器人系统设计与运动学分析

设计了一种用于冲压生产线上下料操作的新型五自由度搬运机器人.首先,结合冲压生产线的应用需求设计了机器人的机械结构,并进一步构建了其控制系统;然后,对机器人运动学进行分析,建立机器人连杆坐标系,利用D-H法描述机器人正向运动学模型,并求解机器人逆运动学;最后,对机器人工作空间和运动精度进行描述,将工作空间分别投影到xy,xz,yz三个平面得到其具体参数,利用雅可比矩阵求解各关节最大容许误差,对机器人的参数设计和轨迹规划具有指导意义.     

Structural design, analysis and performance evaluation of a novel planar parallel robot： theory and experiment

The structural design, analysis and experimental verification of a novel planar parallel robot that includes parallelogram linkages are reported in this paper. A design methodology combining finite element analysis （FEA） and flexible dynamics is employed in the analysis. The appropriate natural frequencies of robot throughout workspaee are predicted, and the effects of payload, flexibility of joints, cross section and orientations of robot on the natural frequency are analyzed by simulation. Extensive structural vibration experiments with the completed manipulator confirm the predicted structural vibration characteristics throughout the workspace. The experiment also proves the robot＇s performance under a fuzzy self-tuning PI controller.     

一种多位姿康复机器人的机构设计和分析

针对脑卒中失能患者日益增多、市场上缺少价格低廉且适用于社区和家庭的多位姿康复设备的问题,文章基于康复医学理论和机器人技术设计了一种贯穿整个康复期、轨迹可规划的多位姿康复机器人。首先对人机系统进行模型简化,并对其进行运动学分析,推导出各构件的运动方程和运动参数;然后对训练轨迹进行规划,并借助Matlab进行仿真分析;最后通过样机实验验证了康复机器人轨迹规划的可用性和安全性,该康复机器人能为康复治疗训练提供一定的指导。     

仿生甲虫六足机器人结构设计与步态分析

在分析仿生甲虫生物原型的特点及运动机能的基础上,进行了仿生甲虫六足机器人的结构设计与样机设计,运用机器人的结构仿生和功能仿生原理,基于甲虫原型设计了六足机器人,给出了每足3自由度的机器人结构。原型样机是以身体纵向中心线为对称的八边形设计,6条腿均布身体两侧,所有腿关节均由伺服电机驱动,关节间连接构件采用性能良好的合成塑料代替金属构件,设计从结构上保证了仿生机器人能够有效地模拟甲虫的运动能力。通过对仿生甲虫机器人三足运动步态,特别是直线行走步态和定点转弯步态的分析,给出了直行和转弯动作时6条腿的末端位置矢量表达式,利用SOLIDWORKS和ADAMS软件进行了机器人运动仿真,结果证明仿生甲虫机器人运动平稳,满足设计要求。     

多分裂输电导线接续管探伤检测机器人系统设计及探测空间分析

输电线路是电能传输的重要通道,多分裂输电线路是电能传输的主力,接续管是多分裂输电线路上的重要金具,其压接质量和内部结构的好坏属于隐性工程且直接影响到输电线路的正常稳定运行。基于此,提出了一种适用于多分裂输电线路接续管探伤检测的机器人机构构型,设计了探伤检测机器人的虚拟样机模型,并进行了探伤装置的探伤检测作业运动规划,建立了探伤装置的D-H坐标系,基于此推导了探伤检测机器人的运动学方程并对其运动学特性进行了分析,最后,基于所建立的运动学模型,基于蒙特卡洛法在MATLAB软件中利用机器人工具箱ROBOT TOOLBOX进行了仿真实验,通过选取合适的点云数得到了探伤检测机器人末端在四分裂导线狭小空间内三个空间方向上的可达空间点云图,同时搭建机器人的机械臂模型,通过设置合理的运动参数得到了机器人探伤检测的轨迹规划仿真结果。通过仿真结果可知,机器人末端在四分裂导线所构成的狭小作业空间内可以实现无盲区的探伤检测,同时机械臂运动轨迹稳定、平滑,可以无碰避障的实现多分裂导线上的接续管探伤检测,本文的研究对于输电线路接续管探伤装置的系统设计和开发及输电网智能运维管理具有重要理论意义和实际应用价值。     

简易可折叠辅助机器人结构设计及运动分析

本文设计一种新型履带式辅助机器人,该机器人配有简易可折叠式座椅,集坐、站、扶三种辅助方式为一体,便于老年人进行日常活动;同时带有生理参数采集系统,可实现日常健康监护.通过对该机器人进行运动学建模、稳定性分析及仿真,结果证明本文设计的辅助机器人具有较强的稳定性,为以后更好地对机器人进行控制提供了理论上的支持.     

一种适用于履带式小型机器人的双流转向传动机构

遥控小型机器人由于具有携带方便、适应性强、成本低廉等特点 ,正得到军事、公安、消防等领域的日益重视 ,为此设计了一种适用于履带运动机构的电动双流转向传动方案 ,经试验效果良好 .     

质心非对称履带式机器人转向半径的修正与验证

履带式机器人的应用现在越来越广泛,对其的操控性要求也就越来越高.其中最主要的操控指标就是转向半径的控制.实验证明履带式移动机器人的转向不仅受两条履带速度差的影响,而且与行走的地面情况和质心位置与形心位置的偏移量有关.本文通过理论分析建立了履带式机器人转弯半径简化计算式和修正计算式,并经过实验验证表明修正计算式是准确可靠的.     

一种混合输入并联康复机器人的设计与分析

针对缺少适于社区与家庭使用的康复机器人的现状,文章基于混合驱动系统研制了一款运动轨迹、幅度均可调的个性化上肢康复机器人。首先介绍了该机器人的机构及功能,包括机器人的技术参数、常速驱动装置、水平驱动机构及角度控制机构;在此基础上建立了人/机一体化模型,并对该机器人进行了运动学及动力学分析,从理论上证明了设计方案的可行性;最后进行了样机功能性试验。试验结果表明,该机器人可使受试者实现肘关节活动范围为3.5°～136.7°、肩关节活动范围为-18.3°～56.6°的上肢运动。