溜冰机器人运动学分析

设计了腿轮混合结构的溜冰机器人，基于常规的运动学分析方法，建立了相关的惯性坐标系和滚轮坐标系，并根据滚轮在法向无滑动，切向作纯滚动的假设，建立了中心定位轮的运动约束方程及机器人的运动学模型，提出了法向和切向运动特征矩阵的概念，并讨论了机器人的移动性问题，得出机器人存在运动的条件，设计了溜冰机器人运动学状态空间表达式和运动学控制方程，以溜冰机器人为例，分析了其转弯和直线滑行时的运动学问题。     

双足溜冰机器人动力学

利用轮滑原理,研制出双足从动轮式溜冰机器人(BISR).根据机器人双足不离地滑行的步态特点,提出了机器人的简化动力学模型,并运用非完整约束存在时的Maggi方程,推导出机器人双足不离地滑行时的动力学微分方程.仿真算例和样机实验证明了所提出的动力学建模方法的合理性.     

从动轮式溜冰机器人原理与直线溜冰时的动力学性能分析

综合轮式和腿式机器人的优点,提出基于溜冰原理的从动轮式溜冰机器人概念。讨论了大腿运动型和小腿运动型溜冰机器人的结构图。以小腿运动型溜冰机器人为例,运用非完整约束存在时的广义Lagrange-Routh方程推导了机器人直线溜冰时的运动微分方程,并讨论了机器人在各步态时的位姿,利用EXCE97进行了运动仿真。     

基于Backstepping方法的车式移动机器人轨迹追踪控制

针对四轮车式移动机器人的运动学模型,首先利用一个正则坐标变换,将误差系统转换为一个非线性串联系统的形式;然后利用Backstepping方法,在两轮移动机器人追踪控制律设计过程的基础上,构造了四轮移动机器人追踪系统的Lyapunov函数,并通过使该Lyapunov函数负定,计算得到了针对四轮移动机器人轨迹追踪控制器,并证明了该类型移动机器人在所得控制器作用下,能实现对给定目标的全局渐近追踪;最后利用提出的控制器,通过四轮移动机器人对直线和圆周2种轨迹追踪的仿真实验,验证了该控制器在四轮车式移动机器人轨迹追踪控制中的有效性.     

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.     

蠕动式步行机器人研究

提出了一种可在复杂地面环境下行走的需蠕动式步行机器人本体结构。该结构采用一种地面被动态适应技术，使得腿部可根据地面情况自动调整伸缩长度，以获得较为稳定的支撑。机器人依靠本体变形及被动适应地面的方法产生步行，在很大程度上简化了步行过程中复杂的动作协调控制问题。根据机器人的结构特点，给出了两种步态规划方式。仿真试验表明，该机器人控制简单，运动灵活，具有较广的应用前景。     

溜冰机器人转弯时的动力学性能分析

利用溜冰原理，设计了从动轮式溜冰机器人，在简要介绍其转弯原理的同时，分析了其转弯条件，得出转弯半径表达式，提出了超前式和滞后式转弯的概念。在建立运动坐标系的基础上，利用动力学状态机的理想和非完整系统动力学分析方程－Maggi方程，具体分析了其转弯时的动力学性能，给出实际算例并进行了计算机仿真。     

助行训练机器人骨盆位姿控制机构运动学建模及仿真

助行训练机器人是一种帮助偏瘫、截瘫患耆进行行走训练的康复设备,其作用是通过对人体骨盆中心和腿部的控制实现行走功能,进而达到锻炼肌肉和康复行走功能的目的．该文提出了4自由度骨盆位姿控制机构,基于齐次坐标变换建说了位姿控制机构的运动学模型,利用MATLAB／Simulink完成了运动学仿真,验证了运动学方程的正确性．本研究为助行训练机器人控制系统设计提供了依据．     

Wheeled foot quadruped robot HITAN-I

0IntroductionInthe past,much work has been done toinvestigatefour-legged walking.Two of the earliest works are the G.E.Quadruped and Phoney[1].With the introduction ofmore powerful computers,more and more bionic robotshave beeninvented in recent years.WARP1[2]in2002,TITAN[3-5]from1989,BISAM[6]in1998and SCOUTII[7]in1999are examples for these developments.Asground vehicle,the advantages of mobile robot have beenrecognized by peopleinengineeringfields.Ground mobilerobots are usually cl…     

应用于锅炉检测机器人的一种新型复合车轮

为了使检测机器人能够在具有螺旋型鳍片的锅炉热交换器承压管道表面上行走,设计了一种新型的复合车轮.该复合车轮由2个链轮和多个鼓形小轮复合组成,能实现平行于管道方向和垂直于管道方向的移动.同时,对鼓形小轮的共轭轮廓曲线及其圆弧轮廓曲线进行了讨论,并对圆弧轮廓曲线的误差进行了分析.结果表明,采用圆弧轮廓的鼓形小轮可以满足检测要求.     

新型苹果采摘机器人的设计与试验

农业机器人是未来农业自动化发展的重要趋势。苹果采摘机器人作为一种典型的农业机器人,却一直难以实现,其主要受限于苹果空间分布的不规律性,以及存在视觉定位及采摘方式等技术难题。基于此,研制了一款新型苹果自动采摘机器人,由四轮驱动移动平台、双目视觉系统、机械臂及采摘手组成。新提出一整套设计方案,区别于多数针对局部的研究和仿真测试。介绍了整体方案的规划、移动平台的设计、双目视觉系统的工作原理以及机械臂的运动规划原理。样机测试识别正确率达到90.08%,采摘成功率为91.31%,平均采摘周期约为29 s,系统整体性能表现优越。     

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.     

掘进机截割头齿座的机器人自动定位技术

为提高悬臂式掘进机截割头上截齿的定位精度,改进截割头制造质量,根据截齿在截割头表面的排列形式,分析齿尖的定位方法和截齿空间姿态的确定过程,提出并研制一种基于截割头设计方法的齿座定位专用机器人系统,介绍了将截齿定位设计坐标系转换为专用机器人制造坐标系的方法。通过控制串联式机器人手部关节的旋转与回转台的翻转,实现了截齿空间姿态设计参数与制造参数的统一;通过重力自定位原理,实现了齿座相对机器人手部的自动精确定位,有效降低了机器人调试过程的复杂性。此外,通过模拟机器人自动制造过程,分析了不同制造工艺路线对截割头齿座定位工作效率的影响。研究结果表明,采用机器人自动定位技术能有效提高截割头齿座定位精度,合理的制造工艺路线能有效提高截割头制造效率。     

视觉定位脑外科手术机器人系统的坐标映射

详细阐述了基于视觉定位技术的脑外科手术机器人系统的构成与手术过程,探讨了系统四个坐标系之间的相互映射关系·利用计算机视觉、机器人和医学影像三维重建技术,辅助医生完成脑外科手术·系统采用标记点校准方法,用视觉定位代替人为机械臂定位方式,使系统在手术精度与智能化方面有了很大的改善·通过研究各个坐标系之间映射关系,完成手术校准与规划,引导机器人到达规划的位姿,为实际应用提供了理论基础·     

足球机器人决策系统推理模型

介绍了足球机器人系统的组成及决策系统的六步推理模型和四层决策结构,并用人工智能的状态空间表示方法将比赛场上瞬息万变的态势,通过选择少量的有代表性的离散状态构成状态空间,根据系统完成的任务,为机器人确定有限的动作集合,使积累的知识程序化;通过决策系统的正向推理,使每个机器人选择合适的动作,以命令的形式输出机器人的左右轮速,实现对系统的实时控制·     

基于滑模控制器的电弧传感焊接机器人轨迹跟踪控制研究

针对电弧传感焊接机器人系统的非完整约束性,建立了机器人运动学模型,通过讨论两后轮为控制输入的电弧传感焊接机器人轨迹跟踪问题,设计了一种滑模控制器,且应用Lyapunov稳定性理论保证了跟踪误差渐近收敛到零.经直线和圆弧2种轨迹跟踪的实验仿真结果,验证了所设计控制器的有效性和正确性.     

基于速度矢量的6足机器人三角间歇步态规划与分析

为提高大惯量6足机器人行走的稳定性与连续性,提出了基于速度矢量的三角间歇步态.该步态以三角间歇步态为基础,统一映射平动与转动速度矢量为绕旋转中心转动,达到6足机器人全方向行走且速度平滑切换的目的.首先,由旋转中心理论计算中心坐标,在足端工作空间约束下计算最大旋转速度;其次,对摆动相采用足端0冲击摆线轨迹规划,支撑相采用增量式轨迹规划以便于编程计算连续运动指令实现变速度矢量运动;最后,在虚拟样机和物理模型上进行不同步态的对比实验.结果表明采用基于速度矢量的三角间歇步态晃动幅度与方差最小,提出的方法可保证大惯量6足机器人连续稳定的全方位运动.      

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。     

偏心轮六足机器人爬坡稳定性分析

研究了一种偏心轮构造的六足机器人,介绍了其基本的机械结构,并使用稳定锥方法对其建立了爬坡时的运动模型以及力学约束.设计了一种呈波浪形式的爬坡步态,对这种运动模式下的机器人最易倾翻的姿态进行了分析,结合其机械结构特征,使用稳定锥方法验证了机器人运行的稳定性,求出了机器人爬坡时的坡度临界角,并进行了仿真和实物实验验证.在采用此机械结构以及使用相应的爬坡步态的情况下,机器人能够有较好的爬坡表现,实验环境中测得机器人稳定爬坡角度最大可至33°左右.      

四足机器人斜坡运动的自适应控制算法

受到自然界中四足动物运动的启发,提出了一种四足机器人对角小跑步态下的坡面运动自适应控制算法.在机器人质心原有运动轨迹上加入横向和纵向偏移补偿量,并采用符号微分策略梯度法对质心偏移补偿量进行自动调整,以减少机体翻转力矩和对角足着地时间差,从而提高机器人运动稳定性.在Webots软件中建立了四足机器人的模型并进行仿真试验,仿真结果表明所提出的算法能够有效提高四足机器人坡面运动的稳定性.