腿型跳跃机器人跳跃过程运动学及仿真分析

根据跳跃生物的生理结构及运动特性,设计了腿型跳跃机器人,并建立了简化的机构模型.分析了机器人跳跃过程冗余自由度,建立了机器人的质心运动方程;依据关节空间与质心空间速度的变换关系,对机器人进行运动学分析,并用MATLABR2009b进行数值仿真,得到了机器人关节角度随时间的变化规律,为腿型跳跃机器人控制系统的研究提供了控制参数依据.     

刚柔耦合在仿猫腿跳跃机器人中的功率放大作用

针对一种仿猫腿机器人机构的跳跃能力进行分析,以研究弹性蓄能原件在机构中形成的刚柔耦合作用对机构跳跃能力的影响.建立了机构的运动学模型,利用ADAMS软件对机构进行了跳跃仿真.对其分析表明,弹性蓄能原件在起跳时对机构可以形成较大的功率放大作用,显著提高机构的跳跃能力,不同部位的蓄能原件对跳跃能力的影响不同.对机构各关节的阻尼和刚度配置对跳跃能力的影响也做了仿真和分析.     

跳跃机器人

燃烧推进式火塞可以使一个新的机器人跳起20英尺高。这个机器人由美国Sandia国家实验室研制，它很有希望放置在一个网形葡萄柚大小的塑料壳中。塑料壳能使这个机器人跳起之后自动地纠正自己的位置。用一个平衡机件转动着重量失调的内部工作部件。因此斗舱式机械也跟着旋转，直到指向所需要的地方才停止转动。这时燃烧室点火，火塞冲击地面，斗舱即跳起。     

平面单腿关节型跳跃机器人建模及步态规划

为研究平面单腿关节型跳跃机器人的建模和步态规划问题,首先运用拉格朗日动力学方程推导了该机器人的解析动力学模型;然后提出一种单质心的机器人模型来进行跳跃步态规划,同时,在Matlab Simulation环境中建立包括地面模块的SimMechanics模型,使其成为平面单腿关节型跳跃机器人的仿真平台;最后,通过对给定参数的跳跃机器人3种模型的仿真及结果比较,说明以上这些模型的有效性与关联性。结果表明,平面单腿关节型跳跃机器人的3种模型协作能够满足其运动仿真和研究需求。     

跳跃机器人各关节的动力学仿真分析

基于跳跃机器人在越障方面优于轮动或爬行机器人的特点,设计了一个三关节跳跃机器人,并建立了简化的机构模型.从分析力学的角度对机器人进行运动分析,采用拉格朗日法建立了站立相和腾空相的动力学方程,并用Matlab对动力学方程进行了数值仿真.仿真结果表明各关节在电机驱动下有小幅度振动.这一结果说明在研究跳跃机器人的稳定性时,要解决各关节小幅度振动问题.     

单足跳跃机器人补能策略

为了实现稳定跳跃步态,单足机器人需要持续补充能量以克服阻尼、碰撞等造成的能耗。该文针对腿部有阻尼的单足机器人,分析不同补能方式和补能时机对单足机器人竖直跳跃阻尼能耗的影响。理论分析和仿真实验结果表明:在支撑相单足机器人躯干上升阶段补能具有更高的补能效率,且补能起始位置越高、距起跳点越近,补能效率越高;在支撑相单足机器人躯干下降阶段补能会影响地面对足端的支持力,导致机器人站立不稳;如果在上升阶段补能,补能起始位置越高,补充相同能量时对驱动器峰值驱动力及峰值驱动功率要求越高。该研究结果为跳跃补能策略选择以及设计高效跳跃机器人控制器提供了参考。     

机器人等离子喷涂控制系统设计与研究

采用组态软件编程实现了对喷涂工艺参数(如电流、电压、皮膜温度、机器人状态等)的实时监测和控制．对实际系统进行了喷涂工艺试验，给出了不同工艺参数条件下，采用红外测温仪进行皮膜温度检测的试验结果和理论分析．结果表明：在等速运行的周期性“Z”字形平移路径的喷涂中，工件边缘温度高于工件中心处的温度，两者相差60℃左右．因此在机器人等离子喷涂中，必须对路径进行规划和采用变速控制，才能获得一致的皮膜温度，从而防止皮膜起皮、脱落等工艺缺陷的产生．讨论了在基体预热温度相同而喷涂参数(如电流)变化的情况下其基体温度变化的趋势．即：当电流变化50A时，温度的变化只反映在上升段，而在温度达到稳态时，工件的温度分布基本相同．研究成果能够满足机器人等离子喷涂工艺控制的要求，具有开发周期短、用户界面友好、易于维护和使用的特点．     

机器人辅助脊柱微创手术系统设计与实现

研制了机器人辅助定位系统以解决脊柱微创外科手术中的高精度定位问题.分析建立了机器人的运动学模型,设计了一套以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A为核心的控制系统,介绍了该系统平台的工作原理、硬件设计与软件设计.系统已在实际环境下进行试验,满足设计要求.     

RoboCup擂台赛机器人控制系统设计

根据参赛情况,介绍了RoboCup机器人擂台赛比赛规则,提出了设计参赛机器人系统的比赛策略,设计了硬件、软件以及机器人的感知系统与控制决策系统等,探讨了机器人的自适应能力.自主设计实现了竞赛机器人的灵活配置和组装,为机器人的自行开发提供了方便.     

仿生机器人步态规划与控制系统设计

文章分析了六足仿生机器人典型直线行走步态和定点转弯步态,给出了不同步态下的机器人落足点的位置矢量表达式.根据六足步行机器人的机械结构和关节运动的协调性、准确性的控制要求,确定六足仿生机器人控制系统的设计,实现了六足仿生机器人按步态规划运动,通过测试,验证了整体设计方案的正确性和可靠性.     

脚掌转动对腿型机器人起跳影响的研究

针对目前大多数带脚掌腿型跳跃机器人研究中未考虑脚掌围绕脚尖转动即脚掌欠驱动的现象,制作了一款带脚掌的腿型机器人,对脚掌转动与不转动2种情况进行对比研究。建立了机器人在2种情况下起跳时的动力学方程,研究了2种情况下的起跳约束。以电机能耗最小为优化目标,对2种情况起跳进行优化。使用实际模型数据分析,用MATLAB仿真了2种情况下在起跳时的时序图、总质心时序图、力矩曲线以及能耗值。仿真和实验结果表明,带脚掌的腿型机器人起跳时脚掌转动比脚掌不转动消耗的能量少,而且起跳角度范围也更宽。     

跳跃机器人带传动系统的建模及仿真分析

针对机器人在跳跃过程中各关节受到冲击这一现象,为避免机器人实物样机试验过程中机械本体遭到破坏,对机器人的同步带传动系统进行动力学仿真分析。在模拟带传动中,主要运用 ADAMS 的命令流建立了带传动的模型,其具有快速、准确的优点。仿真结果表明：同步带传动系统能够减小跳跃过程产生的冲击,同时为离散化实现柔性体仿真提供一条路径。     

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。     

机电一体化机器人关节及其驱控系统硬件设计

机器人关节模组是机器人的关键部件,目前传统机器人关节模组具有关节构型固定,功能单一,不开源开发接口,智能化程度低,无法快速重部署等一系列问题.针对以上问题,设计出一种高度集成的机电一体化机器人关节模组,将机械结构、控制、驱动、通讯等功能集于一体.该关节模组可以在完成机械连接的同时完成电气连接,组装后可方便启动关节并配置...     

双机协调机器人弧焊系统的设计与实现

文章介绍了一种双机协调机器人弧焊的控制系统,运用多智能体Multiagent系统理论思想,从系统构架和系统控制两方面分析了系统原理,并着重研究了系统集成和双机协调机器人技术的实现,最后运用上述思想和理论实际构建了该机器人系统,结果证明了解决方案的有效性和可靠性。     

跳跃机器人浮动基动力学模型及试验

研究了平面腿型跳跃机器人浮动基动力学模型的建立、仿真及试验问题.将跳跃机器人模型抽象成由三根均质连杆组成的平面跳跃机构,建立3个坐标系研究跳跃运动的变约束性.分别对支撑相和腾空相的运动模型进行分析,建立了Lagrange动力学方程.由于支撑相足尖与地面满足Pfaffian约束,因此将机器人足尖平移坐标与关节变量统一作为广义坐标,建立显含力约束的跳跃机器人浮动基动力学模型.确定跳跃运动约束方程和相互识别条件.通过仿真和样机试验说明了跳跃机器人浮动基动力学模型的正确性.     

基于机器人操作系统的液压机器人自主导航系统设计与实现

在机器人两轮差速运动模型分析的基础上,根据运动模型的航迹演算公式可实时计算机器人轨迹姿态。基于机器人操作系统架构平台设计了机器人本体、机器人底座、驱动液压马达、导向轮、激光雷达等7个关节和连接的结构模型。各机器人关节坐标系变换关系经过Tf实时发布,用于计算机器人位置坐标信息。针对液压机器人没有配备编码器和视觉系统的不足,系统采用2D平面激光里程计模型(RF2O),通过建立连续激光扫描点对距离的流约束方程获得机器人平面运动估计,进而得出激光雷达的速度和机器人实际运行轨迹。设计了自主导航软件系统,实现了导航地图构建、定点任务导航和多机器人管理等功能,并对机器人定位导航精度进行了测试,分析对比多次指定位置和导航位置的数据差异,结果表明机器人导航定位精度达到设计要求。     

移动机器人分布式控制系统的设计

针对自行研制的移动机器人(IMR01)设计并实现了一个分布式控制系统. IMR01采用激光雷达平台、多视觉系统作为环境感知器. 利用2-D平面扫描的激光测距传感器, 通过传感器平台俯仰与水平的转动实现在3-D环境感知, 建立地形的高度图以分析可行区域与障碍区域. 利用光纤陀螺仪、倾角仪及里程计等传感器构建移动机器人航向制导系统. 控制系统基于多系统集成的低功耗工控机(IPC), 在硬件上具有良好的扩展性能;通过无线网桥实现车载局域网与实验室监控系统的通讯. 分布式控制系统通过异构Agent间的协作实现复杂环境下的感知与导航控制.