改变世界的智能机器——智能机器人发展思考

 随着云计算、大数据、智能感知、微纳制造、生物材料、智能交通等高新技术的深入发展,智能机器即智能机器人作为世界经济与产业增长方式转变过程中的关键因素,正在进入新的发展阶段。本文从智能机器人的需求和背景出发,介绍工业机器人、家用服务机器人、特种服务机器人的定义和发展现状,分析未来智能机器人的前沿技术发展和产业化趋势。     

投篮机器人行走机构的设计与研究

分析了行走机器人常见的行走机构,并针对机器人在行走过程中需要跨越障碍物的要求,提出了一种有特色的投篮机器人行走机构,介绍了该种行走机构的设计思想和运动原理,并从理论上探讨了该行走机器人的运动分析、运动规划及运动误差等问题,具有上述结构的行走机器人改进后有较好的应用前景。     

面向复杂狭窄结构检测清除的超冗余度机器人研究进展

超冗余度机器人具有大长径比、灵巧运动、柔性操作等优点,在航空航天制造、高端装备检修等受限空间的自动化作业中具有重要的应用前景。然而,由于超冗余度机器人的冗余自由度的特性,传统工业机器人的设计、建模与控制方法不可直接应用,超冗余度机器人的相关理论研究面临着严峻的挑战。对中外面向复杂狭窄结构检测清除的超冗余度机器人的研究工作进行了分析,从结构设计、运动学建模、控制方法、运动规划等方面对现有的研究内容进行了分析和总结,并对超冗余度机器人的研究发展进行了展望。     

废墟搜救机器人性能综合评价

我国已经成功研制出多款废墟搜救机器人。对它们的各项性能进行综合评价使进一步完善搜救机器人有着重要意义。因此,针对各类搜救机器人,建立了性能综合评价体系;并开发了相应的应用软件。首先,简要介绍了现有的五类废墟搜救机器人;其次,构建了各类机器人的性能评价指标体系,并制定了指标测试规范;再次,结合客观评价与主观评价的概念,提出了一种新的综合评价方法:AHP-熵-模糊综合评价法;最后基于以上评价指标体系及评价方法,开发了废墟搜救机器人性能综合评价软件,软件功能包括各类信息、数据的管理及性能综合评价的实现。本文的研究成果为搜救机器人性能的综合评价提供了重要理论依据,并具有一定的实用价值。     

软体机器人前沿技术及应用热点

 随着材料学、化学、控制等学科的不断突破,人们对章鱼、蠕虫、海星等软体生物的观察及建模有了突破性进展,并衍生出一门新的机器人研究方向--软体机器人。本文通过回溯软体机器人的发展历程,介绍了近年来软体机器人在材料类型、驱动方式、应用领域等方面取得的进展以及面临的挑战,并结合中国国情展望了软体机器人未来发展的前景与方向。     

智能机器人:21世纪科技皇冠上的璀璨明珠

 在回顾智能机器人发展历程的基础上,阐述了机器人的过去:人类的幻想,机器人的现在:从幻想走向现实,机器人的未来:智能机器人。介绍了工业机器人、军用机器人、仿生机器人、服务机器人、多指灵巧手和类人机器人的主要功能、研究现状和应用背景。展望了智能机器人的发展前景。     

仿人机器人的非奇异终端滑模控制

目前,仿人机器人代替人类在工业、矿山安全作业等方面起到了至关重要的作用,而机器人稳定性控制技术的进一步提高,则尽可能的避免了由于机器人操作失误所带来的危害.针对具有不确定性干扰的仿人机器人系统的轨迹跟踪控制问题,利用终端滑模控制方法,给出了设计的全局有限时间跟踪控制器.首先,利用拉格朗日法建立了5连杆仿人机器人的动力学模型,基于非奇异终端滑模控制技术并利用终端滑模设计思想,设计了轨迹跟踪滑模控制器.其次,由于 所设计的控制器的非连续性,将会使得系统产生抖振现象.针对这个问题,利用修正的饱和函数来代替控制律中的符号函数,从而减少了系统的抖振问题;最后,仿真算例表明了该方法的有效性.     

多臂自由飞行空间机器人运动学特性研究

研究了在空间微重力环境下多臂自由飞行空间机器人协调操作的运动学特性 ,建立了多臂自由飞行空间机器人协调操作的运动学模型 ,在推导运动方程的基础上对多臂自由飞行空间机器人协调操作的运动学特性进行了分析 ,给出了计算机仿真实验结果 .     

水下软体机器人柔性驱动方式及其仿生运动机理研究进展

 随着水下作业要求的增加以及软体机器人技术的发展,水下软体机器人的研究成为水下机器人的一个前沿方向。用人工肌肉实现驱动控制并能实现仿生运动的水下软体机器人成为相关领域的研究热点。本文介绍现有水下软体机器人中7类人工肌肉驱动方式,再根据水下软体机器人推进形式,按5种仿生运动形式介绍了现有的水下软体机器人,最后展望了水下软体机器人未来在水下勘探的应用前景。     

具有冗余机器人安全系统的适定性分析

提出了1个包含两个冗余机器人和1个安全装置的系统模型,并运用纯分析的方法及泛函分析中的积分算子理论给出了具有冗余机器人安全系统非负古典解的存在唯一性的证明,进而证明了冗余机器人安全系统的适定性。     

Cooperative Localization and Tracking in Distributed Robot-Sensor Networks

This paper addresses the problem of real-time position and orientation estimation of networked mobile robots in two-dimensional Euclidean space with simultaneous tracking of a rigid unknown object based on exteroceptive sensory information extracted from distributed vision systems. The sufficient and necessary conditions for team localization are proposed. A localization and object tracking approach based on statistical operators and graph searching algorithms is presented for a team of robots localized with heterogeneous sensors. The approach was implemented in an experimental platform consisting of car-like mobile robots equipped with omnidirectional video cameras and IEEE 802.1 lb wireless networking. The experimental results validate the approach.     

软体机器人研究综述

机器人技术广泛应用于工业生产、医疗服务、勘探勘测、生物工程、救灾救援等领域.传统机器人大都由刚性机构组成,存在环境适应能力低的缺点.软体机器人是一类新型仿生连续体机器人,可以任意改变自身形状,在非结构化环境中应用前景广阔.综述了软体机器人的仿生机理、驱动方式、建模与控制方法等关键问题,并通过分析和梳理软体机器人技术发展中的瓶颈问题及可行解决方案,探讨了软体机器人技术的发展趋势.     

基于故障树方法的并联机器人失效分析

 用故障树方法,分析了并联机器人失效问题,给出了典型并联机器人的失效级别、失效形式、失效原因和失效后果。采用故障树分析法建立并联机器人故障树,基于概率层面,给出了可能失效的相关定性、定量分析,得出了并联机器人失效的薄弱环节和一般规律,可确保并联机器人在应用中具有高可靠性。     

基于共识主动性的群体机器人目标搜索与围捕

群体机器人系统的目标搜索和围捕任务是智能机器人领域一个典型的复杂问题,大多数现有的解决这一问题的方法依赖于一些不现实的假设,如可靠的通信链接、全局坐标信息、已知的环境信息以及机器人之间的中央协调控制. 为此,本文提出了一种基于共识主动性的群体机器人目标搜索与围捕框架. 该框架对反蚁群算法进行了改进,加入了多种信息素来帮助群体机器人协作探索环境,并生成信息素地图. 同时,该框架把在前一阶段生成的信息素地图和分层基因调控网络(hierarchical gene regulatory network,H-GRN)模型相结合,完成了群体机器人在环境信息未知且通信受限的场景中对动态目标的搜索和围捕任务. 仿真实验表明,该方法相较于传统方法具有更好的性能表现.      

仿真环境下多机器人焊接路径的优化

应用同心圆柱面对机器人活动空间进行细分,结合自由线弧的优点,寻找出机器人可能的焊接路径,提出了一种规划多机器人焊接加工路径的方法,按照相应原则选取自由空间弧段上的节点,并结合图论技术,实现选取的机器人焊接路径的优化,结合仿真环境进行优化算法,在解决多机器人碰撞问题的同时,大大缩短了规划时间,还为多机器人焊接路径的规划与优化问题提出了一条可能的发展路径。     

户外小型智能移动机器人运动轨迹跟踪控制

该文根据户外小型智能移动机器人的应用特点研究了轨迹跟踪控制。基于机器人的动力学模型，利用后退方法的思想，设计了全局收敛的稳定可靠的跟踪控制律，提高了移动机器人在不确定性环境中工作的鲁棒性，比基于运动学模型设计的控制律更加适宜于工程应用，经仿真计算，验证了该控制方法的正确性，为户外小型智能移动机器人轨迹跟踪的实用控制方法提供了理论依据。     

模块化自重构机器人最优构形拓扑转换

定义了模块化自重构机器人构形拓扑转换的基本概念,分析总结了最优构形拓扑转换的规律,并采用遗传算法对构形拓扑转换进行优化.结果显示,构形拓扑转换过程中的连接变化操作次数被有效地降低,提高了模块化自重构机器人自重构的效率.     

基于离散智能的自重构机器人变形策略

在总结自重构机器人系统结构本质特点的基础上，提出了一种描述模型，对几种典型的同构和非同构系统进行统一的描述．探索了自重构机器人的基本变形方法，给出一种建立在全离散的局部智能基础上的变形策略，使机器人通过模块局部之间的交互产生整体自组织的结果，并且能够减低变形算法的计算复杂度．以一个9模块系统的变形过程为例进行了验证．     

机器人无碰撞平滑路径规划

本文提出了一种新的机器人平滑路径算法,综合地考虑折线生成和样条拟合问题,给障碍物加一个安全扰动,利用有理二次参数样条曲线生成一条切矢、曲率矢均连续,且安全的路径．在理论上和一些实际情形,该平滑路径在满足不与障碍物相交的前提下,与折线的平方误差次优。