基于人机协作的机器人柔顺示教及再现

针对机器人传统示教方法的局限性,通过分析机器人低速运动状态下的力矩变化,提出基于人机协作的机器人柔顺示教及再现技术;首先建立机器人重力矩和摩擦力矩动力学补偿模型,通过最小二乘法辨识得到机器人重力矩和摩擦力矩,以电机驱动力补偿机器人重力矩和摩擦力矩,以操作者的操作力补偿机器人运动过程中的惯性力、离心力等速度、加速度的相关...     

基于粒子滤波的烟雾羽流路径追踪算法

利用一个搭载激光计数烟雾传感器的机器人解决追踪烟雾羽流的问题.依据化学气味源定位算法,提出基于粒子滤波的烟雾羽流路径追踪算法.算法的流程包括机器人观察、烟雾羽流路径估计、粒子重采样、预设目标点评估和机器人移动.针对算法中的观察步骤,提出了可变阈值的方法将传感器数据二值化.使用机器人仿真软件Webots对算法性能进行了评估,对比了可变阈值方法与移动平均窗方法对算法性能的影响,以及机器人不同的初始位置对算法性能的影响.结果表明:所提出算法结合可变阈值法的成功率和效率均较高,且机器人的初始位置对算法性能影响较小.     

颅底及面侧深区穿刺诊疗机器人系统及实验研究

针对颅底及面侧深区穿刺诊疗手术在活检、放射性粒子植入、射频热凝等介入过程中的多样化需求,研发了一套多功能外科手术机器人系统.该系统可辅助医生完成放针、植入粒子等手术操作.根据不同的手术需求,设计了三款末端执行器,利用通用接口可实现末端执行器与机器人之间的快速安装与拆卸.提出基于光学导航的混合运动控制方法保证机器人系统的定位精度.通过实验验证了机器人的定位精度,并通过尸体实验验证了整个机器人系统在三种手术中的性能.结果表明,该机器人系统具有较高的定位精度,并可灵活应用于多种手术中,具有一定的可行性.     

连续采煤机截割部的运动及力学分析

连续采煤机截割部的运动和力学特征对整个机器的截割性能、效率有重要的影响.以顶部悬挂式连续采煤机截割部为例,建立了截割部液压缸活塞运动速度与悬臂摆动角速度以及活塞推力与悬臂摆动力间的函数关系.经计算机模拟,得到了悬臂摆动角速度与悬臂摆角的关系曲线以及摆动力与悬臂摆角的关系曲线.力学分析得到悬臂的速度、力的大小及变化规律,为设计和改善采煤机的工作性能提供了理论依据.     

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。     

驾驶机器人车辆多新息动态转向力矩补偿

为了减小驾驶机器人车辆长期自动驾驶过程中转向性能下降带来的影响,提出了一种基于多新息的驾驶机器人车辆动态转向力矩补偿方法。构建了车辆动力学模型和驾驶机器人车辆动力学模型;建立了以路径曲率及车速为输入、方向盘转向角为输出的驾驶机器人车辆转向性能离线自学习模型;建立了以方向盘角速度、角加速度及车轮转角为输入,转向机械手驱动力矩为输出的受控自回归在线辨识模型,并运用遗忘因子多新息最小二乘方法进行参数辨识,将迭代计算过程中的标量新息扩展为向量新息,提高了驾驶机器人车辆转向性能参数的辨识精度;驾驶机器人车辆自动驾驶过程中,利用离线自学习模型和转向机械手动力学方程计算出转向电机输出力矩,加上反馈回来的驱动力矩误差,实现对驾驶机器人车辆转向力矩的在线动态补偿。仿真与试验结果对比表明:所提方法辨识的转向力矩误差在0.1N·m以内,跟踪目标路径的横向位移偏差小于0.2m;所提方法有效减小了驾驶机器人车辆转向性能下降造成的影响。     

基于粒子群优化的移动机器人SLAM方法

针对传统Rao-Blackwellized粒子滤波器存在的粒子消耗问题,提出了一种基于粒子群优化的移动机器人同步定位与制图方法. 该方法在粒子重采样过程中利用粒子群优化算法获得机器人位姿的建议分布,并引入遗传算法中的交叉和变异操作对求得的粒子集进一步优化、调整. 改进后的粒子分布保持了粒子的多样性,有效提高了机器人位姿估计的一致性. 仿真结果表明,本文提出的方法与传统Rao-Blackwellized粒子滤波器相比,能有效解决粒子耗尽问题,使机器人获得更精准的定位和更准确的地图,具有可行性、实用性.      

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.      

基于协作机器人的飞机总装驾驶方向盘操纵曲线测试

针对飞机总装测试过程中,人工从外部获得飞机驾驶操纵位移/力曲线难的问题,提出了一种采用协作机器人代替人工进行操作,并利用机器人自身关节上传感器测得其操纵曲线的方法.首先建立试验系统,描述了模拟方向盘装置的加载原理,并推导出其理论操纵曲线.然后通过建立机器人的D-H(Denavit-Hartenberg)模型解算出机器人各轴角度、力矩与末端位置、受力的关系,进而转化为方向盘的转角和所受力矩关系.接着建立机器人的阻抗控制模型解决了转动方向盘因为轨迹误差造成的憋死问题,并通过实验表明机器人能够顺从方向盘的既定轨迹完成了方向盘的回转运动.通过机器人转动方向盘实验做出的操纵曲线与内部传感器的曲线对比,误差在2％以内,说明了协作机器人代替人进行测试的可行性.     

基于实时测量的两杆柔性操作臂的模糊补偿控制

将计算力矩方法和模糊逻辑单元相结合,对带有柔性杆件的机器人操作臂的轨迹跟踪控制进行了研究。一套集成激光传感系统实时测量柔性杆臂的弹性变形,并用于机器人操作臂的补偿控制。