管道形轮腿式月球探测机器人的运动学建模

针对月球的微重力特性、地形的不连续性、部分驱动轮打滑、部分车轮短时间离开地面甚至机器人发生侧翻的复杂情况，用移动机器人在不同时刻不同斜面上的运动学模型组成机器人在崎岖不平地面上行驶的复合运动学模型的方法(TPCM)，为管道形轮腿式月球探测机器人(PWLER)建立了正向和逆向运动学模型．运用正向运动学模型，根据PWLER各驱动轮的转速可估算出机器人相对于绝对坐标系的位置和姿态．运用逆向运动学模型，根据PWLER期望的前进速度和转弯半径可确定出各驱动轮的速度．从而为PWLER在三维地形上的自主导航和路径跟踪提供了理论依据。     

轮腿式移动机器人运动学分析与仿真

本文根据轮腿式移动机器人的结构特点,利用D-H规则建立并详细推导了移动机器人的正、逆运动学模型,分析了相关的运动学特性,仿真证明了建模的有效性和正确性。     

新型变形轮腿式移动机器人的运动学分析及设计

移动机器人作为智能勘探与侦察的自动化装备,在航天探测、军事侦察、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景.兼具良好的机动性及越障性是移动机器人快速适应非结构化复杂环境的首要性能指标,结合轮式行进机构强机动性与腿式行进机构优越障性的变形轮腿式移动机器人受到普遍青睐.然而,现有变形轮腿式移动机器人在设计与优化方面仍存在变形形式过于复杂、设计方法缺乏理论依据等不足.针对上述问题,提出一种结构紧凑、操作简便的新型轮腿变换结构,借助电磁离合器分离运动的原理,通过改变轮-腿变形动力输入促使轮与腿相对运动,以曲柄滑块机构触发轮-腿结构径向扩展,完成由轮式变形为腿式的过程.定义变形过程中曲柄滑块机构的压力角为机动性指标、变形前后结构的展开比为越障性指标,进而开展变形结构的尺度综合,优化结果表明新型变形轮腿式移动机器人的展开比为1.92,可越过高度为150 mm的障碍物.基于优化后的尺度参数,建立变形轮腿式移动机器人越障过程的动力学模型,确定驱动电机参数,设计并制造物理样机.最终开展软件仿真与实验研究,仿真结果与理论分析结果一致,表明优化设计方法与动力学建模方法的有效性,实验结果证明所设计的变形轮腿式机器人具有...     

多移动机器人可重构物流系统建模方法

提出了可重构物流系统的一种新的定义,并在充分考虑移动机器人个体和群体的重构能力的前提下,提出了一种基于图论和谓词逻辑的多机器人可重构物流系统的建模方法。其中,移动机器人本体的结构调整被视为设备级重构,而移动机器人群体的组织以及之间协调策略的调整被视为系统级重构。针对各种工件运输任务,该建模方法有助于选择合适的移动机器人功能模块、或合适的移动机器人个体及相应的合作协调策略,从而实现可重构物流系统构型的迅速调整。     

可重构星球探测机器人的运动学建模及轨迹规划

提出了可重构星球探测机器人的概念，对系统中子机器人的研究进行了重点论述．通过设计恰当的子机器人连杆坐标系，利用Denavit-Hartenberg方法完成了子机器人的运动学建模，并直接给出了子机器人的运动学正解模型．由于使用单一的求解算法不能求出工作空间的封闭解，因此综合利用代数法、几何法原理及空间投影关系，结合子机器人的结构特殊性推导出了运动学逆解，从而得到了工作空间内的所有解．在此基础上，考虑结构间的约束关系，给出了子机器人的工作空间及轨迹规划方法．最后，使用OpenGL对设计的子机器人系统进行了运动学仿真实验，实验以末端操作器的直线运动为例，充分考虑空间几何的关系，其结果有效地证明了建模及轨迹规划的正确性。     

基于运动学模型的移动机器人编队动态变结构控制

针对存在不确定因素影响下的非完整移动机器人的编队问题.本文提出了一种基于运动学模型的编队动态变结构控制方法,即在常规切换面设计的基础上,通过微分环节设计动态切换面,将变结构控制的不连续项转移到所设计控制器的一阶导数中去,进而得到连续的编队控制输入信号.分别对直线轨迹编队和圆形轨迹编队进行了仿真验证,结果表明,所提控制方法不仅具有良好的动态性能及很强的鲁棒性,且可有效抑制系统的抖振,有利于控制器的实际应用.     

移动机器人的仿人双臂运动学研究

手臂的运动学算法是移动机器人手臂作业的一个关键问题,也是实现双臂协调作业的首要条件.基于此,针对一种特殊的仿人双臂机器人,在分析其运动关系的基础上,采用几何法和解析法相结合的算法对6自由度仿人双机械臂进行运动学分析,对手臂进行运动学正解和逆解,并建立移动机器人手臂和移动平台的位姿转换矩阵.数字仿真结果验证了运动学算法的...     

基于Matlab和VR技术的移动机器人建模及仿真

利用Matlab建立移动机器人的动力学模型，在虚拟现实(VR)环境下，实时仿真移动机器人路径跟踪的运动特性，为基于Internet的机器人遥操作试验搭建了仿真平台．实验结果表明，虚拟模型准确地模拟了真实移动机器人的动力学特征；通过对模型的参数修改，为实现对真实机器人的最优控制和设计提供了可信的参考方案．     

基于简化可视图的环境建模方法

针对移动机器人全局路径规划中环境地图的构建问题,提出一种基于简化可视图的环境模型建立方法.该建模方法通过剔除环境中对路径规划结果不造成影响的障碍物来简化环境模型的表示.在环境建模期间,利用机器人的起点和目标点以及环境中保留的障碍物建立一种可视边的数量足够少的简化可视图,简化可视图中的可视边即为移动机器人的可行路径.根据简化可视图建立的环境地图提高了后续移动机器人路径规划算法的执行效率.仿真结果表明该建模方法简单且有效.     

轮腿式机器人多运动模式运动学分析与建模

轮腿式移动机器人具有轮式、履带式和腿式等多种运动模式,对不同运动模式下的运动特性进行了分析,建立了轮式运动模式下的运动学方程,对履带运动模式下的转向运动学进行了运动学建模;通过对机器人在腿式模式的姿态描述,建立其运动学模型。为对轮腿式机器人进行综合运动分析,实现机器人控制提供了理论基础。     

Direct and Inverse Kinematic Analysis of a Leg-wheeled Passive Wheel Mobile Robot - Ice-skater Robot

A new passive wheel type of leg-wheeled mobile robot based on rolling principle was introduced. To enhance the stability and maintain vertical to the ground of wheels, four passive wheels were installed at the end of four legs respectively and parallel mechanisms were used as legs. And an inertia coordinate system and a robot coordinate system were established, the related kinematic equation of the robot was gotten according to some assumptions after the configuration or the posture of wheels and legs was analyzed. At the same time, the turning conditions of the robot were also obtained. Based on the motion principle, the VSS-based logic control system was designed and the skating straight experiments and the turning experiments were conducted. And some conclusions were drawn.     

工业机器人运动学参数误差两步识别法

提出了将转动误差和定位误差分离的参数误差两步线性识别方法,利用刚体相对转动误差识别出仅与转动相关的运动学参数误差;由已校准的参数并利用刚体距离误差识别出其余的运动学参数误差,两步识别法不仅避免了测量坐标系与机器人坐标系的转换以及参数估计误差的传递,而且有效解决了距离方法中存在的奇异和非线性问题,可以快速求出参数误差的线性解,该识别法不仅可以用于串联、并联机器人的校准,而且适用于数控机床、坐标测量机等的误差识别与补偿。     

基于Matlab的双足机器人单腿运动学仿真研究

摘要：双足机器人有良好的地面适应能力,它可以通过改变腿部结构来达到跨越不同的障碍物的,具有广阔的应用前景。针对双足机器人结构复杂,运动控制困难的特点,研究了其单腿的运动学模型并利用Matlab中的Simulink和 SimMechanics工具箱建立了单腿的可参数化的仿真模型,对腿部的运动情况和控制输入输出进行仿真,仿真结果表明腿部的结构参数能够实现预定的运动,为双足机器人腿部参数的优化和样机的研制提供了理论依据。     

一种基于全向摄像机的移动机器人定位方法

研究用压缩的全向图像在移动机器人上定位和环境建模．采用Parzen窗方法估计全景图像边缘的概率密度，用FFT方法简化计算获得密度估计的实时处理效果．研究了全景图像的旋转不变特性和全景图像矢量集合的主成分提取方法，以进一步降低图像数据矢量维数．压缩数据量后，便于建立大的环境模型供移动机器人实时定位用．定位通过投影图像矢量到特征子空间和在子空间中寻找最邻近点的方法实现．提出的定位方法用于移动机器人定位系统，在室内场景多次试验获得了较理想的结果．     

基于机器人操作系统的移动机器人激光导航系统

为了验证激光导航的先进性及机器人操作系统(robot operating system,ROS)的便捷性,进一步对机器人导航机理进行研究,提出了改进粒子滤波算法及改进A*路径规划,分别应用于地图构建和路径规划,并搭建了基于ROS平台的移动机器人导航试验平台,该平台具有低成本、高性能的特点。试验平台由上位机和移动机器人组成,上位机实现对机器人的控制,移动机器人配置有工控机和激光传感器,机器人通过激光传感器采集环境信息,为实现即时定位及地图构建功能提供数据支撑。研究并构建基于ROS的地图构建和自主导航功能包并通过实际环境进行试验验证。试验结果表明:构建功能包可用于机器人的激光导航中,该激光导航系统的可行且具有一定的稳定性与可靠性。     

基于影响系数的并联机器人机构运动分析

从单开链 (SOC)入手 ,应用矢量的矩阵表示方法 ,引出了一阶转动及移动、二阶转动及移动影响系数的概念 ,并合并得出了一阶、二阶运动影响系数的表达式 ,该表达式与机构的运动参数无关 ,只与机构的位形有关 ,从而使速度分析、加速度分析能以极简单的显式表达 ,不需任何求导过程 ;进而根据单开链(SOC)与并联机构的联系 ,通过各支路运动输入与输出之间的关系 ,取其只与主动副有关的方程 ,最终得出了并联机构对应于广义坐标的一阶、二阶运动影响系数 ,为并联机器人机构的运动分析奠定了理论基础     

一种新型起重机器人的运动学分析与应用

阐述了绳牵引并联机构的特点及其在起重领域的应用,提出了1种新型起重机器人的构型设计,建立了该机构的运动学模型并对其进行位置分析和静力学分析,得到了该机构的位置正解和位置反解。在静力学分析的基础上,给出了确定工作空间的条件,并在MATHEMATICA环境下编程仿真,得到了该起重机器人的工作空间。最后对其水平控制功能进行了验证。