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.     

摇臂-转向架式月球探测车越障通过性分析

为评价6轮摇臂-转向架式月球探测车的地面通过性,分析了其失去越障通过性的类型,确定了通过性几何参数,推导了失去通过性的条件,包括车身悬起和越过垂直障碍失去通过性的条件,由此对越过壕沟失去通过性的条件进行了分析,确定了月球探测车悬起失效、越过垂直障碍、跨越壕沟的极限尺寸,并给出了运用ADAMS软件仿真越过垂直障碍过程时各车轮所受正压力曲线.最后,对探测车原理样机的地面越障通过性进行了模拟实验.     

基于机器视觉的PCB板误差校正方法

为评价6轮摇臂-转向架式月球探测车的地面通过性，分析了其失去越障通过性的类型，确定了通过性几何参数．推导了失去通过性的条件，包括车身悬起和越过垂直障碍失去通过性的条件，由此对越过壕沟失去通过性的条件进行了分析，确定了月球探测车悬起失效、越过垂直障碍、跨越壕沟的极限尺寸，并给出了运用ADAMS软件仿真越过垂直障碍过程时各车轮所受正压力曲线．最后，对探测车原理样机的地面越障通过性进行了模拟实验．     

轮履变体式车辆底盘越障性能研究

对全地形轮履变体式车辆底盘的典型越障性能进行研究.首先,参考某型车辆底盘,设计轮履复合轮（即变体轮）尺寸,建立三维模型;通过运动学和力学分析,确定出变体轮跨越壕沟、攀爬台阶及爬坡的临界状态,得到最大越壕宽度、最大越台阶高度和极限爬坡度.结果表明,轮履变体式车辆底盘具有很强的环境适应能力和较高的越障性能,且整体越障性能优于传统轮式和履带式车辆.这些为轮履变体式底盘的结构优化以及未来轮履复合式车辆的广泛应用提供了充分的理论依据.     

履带自张紧式主臂可变构型机器人机构原理与越障分析

研究一种主臂可变构型履带自张紧式救援机器人,针对履带张紧问题,应用椭圆形成原理,能够从理论上保证机器人构型变化时履带的形变量为0 mm,从而可以获得更好的履带张紧效果;通过引入摆臂三角轮机构丰富了构型变化,提高机器人的越障性能.对机器人攀爬台阶、斜坡及爬越沟道的运动机理进行分析,建立运动学模型.研究结果表明:机器人的实际越障性能与理论计算结果相符,具备良好的越障能力.     

固着液滴的流固耦合模态仿真分析

为解决固着液滴仿真模态分析的建模与求解问题,开展了基于流固耦合作用下的固着液滴有限元建模仿真及对比分析。采用流固耦合分离建模方法,将流体的表面张力等效成类薄膜结构,建立了固着液滴的有限元仿真模型,给定已知的结构约束和耦合,模拟实际工况条件。同时对固有频率、特征振型和质心最大改变量的理论计算值和仿真值进行分析比较。结果表明:固着液滴2～5阶的仿真固有频率均大于根据Rayleigh理论计算得到的结果,与现有文献的理论证明结果相符;有限元仿真得到的固着液滴四阶振型谱图与现有文献得到的实验振型谱吻合;液滴质心振动最大位移仿真值与理论计算值的相对误差不超过25%。     

架空线移动机器人主被动混合控制

在分析架空线移动机器人总体环境特点的基础上,针对典型的架空线移动机器人对比分析了行走越障运动特点及其控制方法,包括手臂运动控制及质心调节等.分析了质心调节过程对行走及跨越障碍过程的影响,提出了一种基于构型重组及主被动控制结合的架空线路移动机器人控制方法.     

基于RecurDyn的履带式三角形车轮通过性仿真研究

针对履带式三角形车轮的通过性,计算了某型6×6轮式车辆的接地比压和爬坡牵引性,在多体动力学仿真软件RecurDyn中建立了整车虚拟样机模型,对履带式三角形车轮车辆在压实干土路面上的直线行驶和越障性能进行了仿真分析.结果表明,履带式三角形车轮能够将原车接地面积提高135.71%,接地压力降低57.58%,牵引力增大38.5%,垂直越障高度由550 mm增加到600 mm.仿真分析动态、准确地反映了履带式三角形车轮车辆的运行过程,表明了履带式三角形车轮较普通轮胎出色的通过性,体现了RecurDyn软件在履带式三角形车轮动力学仿真分析方面的优越性.     

任务型履带单兵机器人系统设计与越障性能分析

军事用途机器人的应用很大程度上降低了士兵及工作人员作业的危险性,针对当前单兵机器人普遍具有的结构复杂、携带不便等问题,设计并研制了一种便于携带的任务型单兵机器人,其轻质、灵活的特点可快速响应侦察、排爆、采样等任务的需要。为分析机器人的越障机理并提高越障性能,通过建立质心运动学模型,对机械臂俯仰角、机器人俯仰角与凸台越障最大高度进行理论分析,并通过仿真实验得到了机械臂不同姿态下机器人越障的质心位置变化曲线以及对应的驱动转矩曲线,以此确定了最佳越障姿态,最终通过实物实验验证了结构设计的合理性及理论分析的正确性。为后续单兵机器人的发展和移动机器人越障性能的改善提供参考。     

燃气干衣机半预混旋流燃烧器的一氧化碳排放影响分析

设计一款以丙烷为燃料,适用于燃气干衣机的半预混旋流燃烧器.采用实验测量与数值模拟的方法,研究不同燃气流量和挡环高度对其CO排放的影响.研究表明:在工况中,燃气流量增加使一次空气系数下降,CO生成速率上升,故增加燃气流量后CO浓度升高;挡环主要影响燃烧器头部周围二次空气流场和火焰温度场,增加挡环高度后燃气空气混合程度上升,烟气温度升高;当燃气流量为0.207 m³·h^-1,挡环高度分别为3,11,16 mm时,CO的实测体积比折算值分别为319,242,199 cm³·m^-3,因此,增加挡环高度后CO减排效果明显.模拟结果显示:当燃烧器挡环高度为20 mm时,CO的排放量最低.     

The obstacle crossing ability analysis and improvement of the cable inspection robot

In this paper, the climbing obstacle capability of the previous special cable inspection robot (Model Number: XS1T-1) is analyzed. Static equations are established to analyze the relationships between the external forces and the maximum height of an obstacle. Parameters affecting the obstacle crossing ability are obtained. According to the analysis results, an innovated small volume, simple structure and light weight climbing mechanism is proposed (Model Number: XS1T-2). A simplified kinematics model of the mechanism is established. With two powered wheels, the obstacle crossing ability of the XS1T-2 is improved apparently. For the robot moving without deflection, the relationships of two powered input torques are deduced. The comparison of the simulation results clearly shows that the climbing ability of XS1T-2 is obviously improved, and it can meet the demands of inspection.     

轮足复合式爬壁机器人研究综述

当前轮足复合式机器人机构主要包含轮足结合、分离复合以及变形轮足,分别能够实现不同障碍通道的移动作业、复杂未知环境的探索操作以及突发应急救援等应用。然而,针对船舶、压力储罐等金属立面环境,轮足复合式爬壁机器人必须兼具壁面适应、越障和壁面过渡的全位置自主作业能力,应用于壁面焊接、清洗、检测等作业任务。对比分析当前的国内外研究,轮足复合式爬壁机器人针对在垂直和倾斜壁面的工程应用有良好的适用性,它具备适应复杂曲面工作面并能够应对非结构化工作场景。轮足复合式爬壁结构在应对曲率变化、非结构化壁面等工作将会有良好的应用前景。     

爬壁机器人履带吸盘的多体渐变磁化系统设计

介绍了基于多体渐变磁化系统理论研究设计的有别于传统普通吸盘结构的爬壁机器人履带吸盘结构。根据稀土永磁履带吸盘结构和性能特点， 建立了履带吸盘的简化模型和吸盘与金属壁面间隙工作空间的镜像模型。基于以上模型和稀土永磁体内部磁化强度与均匀分布的特性，推导出间隙工作空间在y方向的磁场强度的多次谐波方程表达式，证明该结构的吸盘比传统普通吸盘有更良好的磁场性能。通过对比实验验证，该履带吸盘的吸力比普通吸盘大得多，完全能满足爬壁机器人爬行性能的要求。     

四足偏心轮腿机器人的越障研究

针对轮式移动机器人越障效果不够理想的现状,提出一种基于偏心轮作为行走单元的四足偏心轮腿机器人的模型,经过理论研究证明该设想具有一定的可行性.设计制作了一种四足偏心轮腿机器人样机,以高层建筑物的楼梯作为连续台阶障碍物,进行攀爬障碍物的实验,实验结果表明该机器人具有较好的越障效果.     

基于MATLAB/ADAMS的FAST促动器研究

首先针对FAST工程促动器速度需求和受力情况,提出变频电机、蜗轮蜗杆、滚珠丝杠传动的促动器设计方案;然后在ADAMS中建立促动器虚拟样机模型,对其进行运动学及动力学仿真;最后,通过ADAMS和MATLAB搭建促动器的联合仿真系统对其进行性能测试。结果表明：促动器方案设计合理,促动器虚拟样机具有良好的动态响应特性和轨迹跟踪功能,可以满足FAST工程需求。     

轮足式爬壁机器人的磁吸附结构设计与优化

近年来,随着中国劳动力成本的不断上涨,机器人协助或代替人工作业已受到越来越多人的关注。通过开发爬壁特种机器人,可以减少对自然环境造成的污染,降低工作风险和强度,提高劳动效率。然而,在大型金属立面维护机器人作业过程中,永磁吸附会影响机器人的越障灵活性,提高越障灵活性变得尤为重要。针对一种具有越障能力的三段式轮足爬壁机器人本体模型,设计了一种体积小、单位磁能积大、磁铁-轭铁-磁铁交叉排布且能够在机器人越障时提供可靠吸附力的复合式变磁力吸附模块。通过设定优化函数对复合式变磁力吸附模块的各项参数进行逐级优化设计,包括复合式变磁力吸附模块与壁面间距、复合式变磁力吸附模块上部轭铁厚度及磁铁厚度、复合式变磁力吸附模块磁铁间隙轭铁厚度、磁铁宽度及间隙数,从而得到详细的复合式变磁力吸附模块模型,以132 mm(长)×212 mm(宽)×39 mm(高)的体积就满足了机器人越障状态下单组复合式变磁力吸附模块所需提供的3 200 N吸附力。     

变拓扑四面体机器人攀爬安全性与参数分析

变拓扑四面体机器人是基于自主纳米群技术的一种具有多重自由度的机器人系统,由可伸缩结构(伸缩杆)和连接部分(节点)组成的四面体结构为基本单元。分析了机器人沿壁面攀爬运动的典型过程,并利用ADAMS软件进行了动态仿真实验。分析了攀爬过程的安全性问题,给出了机器人在垂直壁面和倾斜壁面的静态安全性条件,同时分析了接触力与静摩擦系数对运动特性的影响。结果表明:接触力与静摩擦系数为影响攀爬特性的关键参数,接触力和静摩擦系数越小,在一个运动周期中机器人的有效位移越小,负向速度越大,两者过小时将会导致运动的失效。     

基于降级模糊算法的爬壁机器人避障控制

针对罐体表面作业过程中避障的问题,提出了改进模糊避障控制算法。为保证爬壁机器人能够缩短到达目标点的时间,除爬壁机器人与障碍物距离量外,增加爬壁机器人与目标点的角度量作为输入变量,速度、角速度作为输出量,确定了各参数的论域与隶属度,建立了模糊规则表,采用重心法解模糊化;考虑罐体环境的复杂多变性,提出优雅降级避障控制策略,在探测传感器受扰失灵的情况下仍能够越过障碍物到达目标点。通过与人工势场避障法仿真比较,改进模糊控制法可更有效地避开障碍物,并在探测传感器异常情况下,也能保证爬壁机器人到达目标点,体现了该避障算法的优越性与可靠性。最后进行了爬壁机器人避障实验,验证了该算法的可行性。     

缝翼齿轮副静强度分析和疲劳寿命研究

针对缝翼齿轮副强度的计算及疲劳寿命的预测问题,本文综合考虑接触定义、网格划分、摩擦系数、约束条件和加载方式等因素建立齿轮副的有限元模型,并进行齿轮副结构静强度的试验研究,通过对比仿真结果和试验数据,证明本文所建立有限元模型的正确性、有效性及适用性,同时对齿轮副结构实施强度校核,结合S-N曲线对其进行疲劳寿命预测。本文方法具有一定的工程应用价值,并在多类结构强度试验中得到应用。     

Analysis on the crossing obstacle of wheel-track hybrid mobile robot

A novel wheel-track hybrid mobile robot with many movement patterns is designed.According to different environments,it can switch between the pure wheel pattern and the pure track one.Ac-cording to a homogeneous coordinate transformation matrix, gravity stability and its obstacle perform-ance are analyzed.Its gravity equation and climbing obstacle conditions are established.Experimen-tal results show that this hybrid mobile robot could fully possess the advantages of both the wheel and the track mechanisms and achieve a good obstacle climbing capability.