仿生跳跃机器人弹跳结构设计

以蚂蚱弹跳为依据,设计了一种仿蚂蚱跳跃功能结构,利用Solidworks以及ADAMS完成结构动态仿真,并按照仿真结构进行零部件的装配及模型跳跃实验。实验证明,弹跳高度可以达到预期要求。     

水黾仿生特性与工程应用研究进展

水黾是一种在湖泊、池塘、湿地中常见的小型昆虫,凭借其腿部具有微纳复合结构而呈现的超疏水特性可稳定站立在水面,受到普遍关注并逐步成为研究热点。已有学者对水黾运动特性开展研究,以期获取设计灵感用以研制功能优异的超疏水表面与功能完善的仿生水黾机器人。从水黾运动特性入手,综述了运动支撑力的测试方法,重点关注以水黾为仿生原型在工程仿生领域中超疏水表面制备、水上行走机器人和跳跃机器人研制的发展现状。超疏水表面的制备应从微形貌特征、制备工艺和生产成本等方面深入研究,仿生水黾机器人的研制需进一步考虑运动、驱动方式和支撑特性。基于水黾腿部微形貌结构特征研制超疏水功效显著且持久的超疏水表面,以及性能优异、功能完备、运动特性高度相似的仿生水黾机器人将是未来发展的主要趋势。     

“水黾”机器人练就水上绝技

水黾是在湖水、池塘、水田和湿地中常见的小型水生昆虫，身长约1厘米，能在水面滑行、跳跃。 不久前，我国科学家首次开发出可模仿水黾跳跃的仿生微型机器人。它采用新型驱动系统，使用超疏水材料制造支撑腿和跳跃腿。     

基于机器视觉的水面巡航清洁机器人

针对小面积水域垃圾漂浮物打捞方式落后以及人工清理效率不足等问题,提出一种基于OPENCV机器视觉的水面巡航清洁机器人.机器人以STM32F103ZET6为控制器,采用边缘识别Sobel算子进行距离控制和航线规划,LBP级联分类器进行目标检测,联动推杆机构和摆动捕捞机构进行垃圾回收,以双无刷电机作为水中动力结构.机器人支持移动终端远程控制,搭载姿态模块进行侧翻预警,航行状态下目标识别率能达到86%以上.系统响应速度快,具有较好的抗干扰能力,对水域清洁维护具有重要意义.     

从《机器猛犬》看仿生机器人技术

在科幻电影《机器猛犬》中,主角之一是有一颗真正的狗的心脏的机器狗,它和男主角迈尔斯在交往中成为好朋友。那么,这种仿生机器人能真正成为我们的生活伙伴吗?人机沟通在《机器猛犬》中,机器狗和迈尔斯一相遇就发生冲突,看似强大的机器狗在追逐迈尔斯时撞坏了身体的零部件,动弹不得。     

双足机器人:像人一样在野外奔跑跳跃

正5月10日,波士顿动力公司通过视频公布了其研发的双足机器人Atlas的最新进展。从公布视频中可以看到:Atlas的舞台已经从实验室搬到了户外凹凸不平的草地和荒地上,在户外不可控的环境下,它已经能奔跑,且看起来非常自然轻快。去年在实验室里,Atlas完成了后空翻的动作,世人惊艳。在这次的最新视频中,它又有新举动。在遇到横在地上的一段木头障碍时,它采用双脚离地的方式跳了过去。需要特别指出的是,它在完成这些动作时,     

仿生机器鱼快速启动的水动力性能数值模拟

基于计算流体力学(CFD)方法,建立了鱼体-流体耦合的三自由度(3-DoF)自由游动的计算模型,对仿生金枪鱼模型的C-型快速启动进行了模拟.鱼体由静止开始,经过C-型快速启动之后,进入滑行阶段.对整个过程中鱼体的游动性能、水动力性能、流场速度矢量分布和三维涡结构进行分析.结果表明:在阶段1,鱼体后部快速地弯曲成C-型,首摇角速度ωz快速向负向(顺时针方向)增加至峰值之后缓慢减小,导致鱼体快速转向;在阶段2,鱼体后部快速地弹出C-型,首摇角速度ωz快速向正向(逆时针方向)增加至峰值之后迅速减小,同时纵向速度(Ux)快速向前进方向增加至幅值之后保持不变;在滑行阶段,鱼体以C-型启动获得的Ux向前滑行;在整个C-型启动阶段共有两个涡环产生,每个涡环产生一个射流,在阶段1产生的射流使得鱼体快速转向,在阶段2产生的射流使得鱼体快速向前滑行.     

最新的仿生救灾机器人

<正>仿生救灾机器人是模仿生物、从事生物特点工作的机器人,在救灾中大有用武之地。当地震、矿难和火灾等灾难发生后,在废墟中搜寻幸存者,尽快救出被困者并给予必要的医疗救助,是救援人员面临的紧迫任务。实际经验表明,超过48小时后被困在废墟中的幸存者存活的概率变得越来越低。一些大面积的倒塌建筑,可以借助机械挖掘搜索。而废墟中形成的狭小空间,使救援人员甚至救援犬也无法进入,就需要仿生机器人来完成搜救。它们负重能力极强,能够携带多种传感器,根据救援现场的声音和温度等条件有效搜寻     

仿生学习的机器鱼运动模式分析

运动行为建模是机器鱼研究领域的重点和难点,研究将一种新颖的仿生学习方法应用到多关节机器鱼运动模式学习和生成上。首先,通过视频采集设备对鲤鱼的运动行为进行记录,并对记录的视频数据作离散化处理后进行分析,提取得到了鲤鱼的3个基本运动模式:"巡游"、"游动转弯"和"C形急转"。然后采用通用内部模型(general internal model,GIM)对鲤鱼的运动模式进行学习,利用其函数逼近能力和在时间、空间上的可伸缩性,机器鱼可以学习、修正和再现真鱼的运动模式。最后结合红外传感器及避障算法实现了机器鱼的自主避障行为,从而证实了该方法的有效性。     

仿青蛙跳跃机器人的动力学分析

设计了一种仿青蛙跳跃机器人,该机器人以跳跃能力突出的青蛙为原型设计机械结构,以气动人工肌肉作为其驱动器.这样使得整部机器人的结构接近生物青蛙,具有较高的隐蔽性,能够满足军事侦察等任务的要求.但是,由于仿生结构的复杂性给运动学和动力学的分析带来了困难.运用拉格朗日法对机器人在不同的跳跃阶段进行动力学分析,得出每个跳跃阶段的动力学方程.并利用AD-AMS和Matlab联合仿真的方法对得到的动力学方程进行验证,其结果说明了分析的正确性.这为后续研究工作奠定基础.     

机器视觉算法在码垛机器人中的应用

机器视觉是机器人应用的一个重要方向,码垛机器人已经越来越多的应用在物流生产线的各个方面,但是普通的码垛机器人无法适应现代物流仓储种类多、位置偏差大的特点。介绍了一种应用机器视觉实现柔性生产的码垛机器人系统,该系统主要由机器人系统、机器视觉系统、夹手工具、传输线、工控机系统、位置传感器等组成,关键技术包括码垛机器人码垛算法和机器视觉系统标定算法的实现,并编写了相应的算法程序和控制程序,经过严格测试可适应传输线上不同种类、不同位置的货物类型,并实现对这些货物的自动判断,适应货物位置自动调整并实现自动抓取货物。目前该系统已经在学校的物流实训室得到了应用,满足了学校教学的要求,对工业生产有一定的指导作用。     

基于模糊控制的仿生机器鱼避障研究

为了使机器鱼能够在复杂与不确定的水下环境中进行自主导航与避障,提出了虚拟传感器与模糊控制相结合的仿生机器鱼避障算法,并使用已开发的仿生机器鱼的三维仿真系统对避障算法进行检测。通过虚拟射线法建立虚拟传感器来探测障碍物的相对位置,并设计一个复合模糊控制器根据虚拟传感器提供的信息实时控制机器鱼的运动。仿真结果表明:该避障算法可以有效地为机器鱼提供避障路径,准确地到达目标点。     

柔性仿生机器鱼的复合推进结构设计

针对目前柔性仿生机器鱼推进结构单一等问题,文章针对性地进行了柔性仿生机器鱼的复合推进结构的设计,主要包括鱼身驱动推进结构、鱼身摆动推进结构、胸鳍扑动结构以及胸鳍浮潜结构,以提高柔性仿生机器鱼的推进效率;以及通过对所设计齿轮的校核,设计一款安全可靠、用于水下监测、环境保护的柔性仿生机器鱼。     

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.     

仿生机器鱼的尾部运动分析与控制

提出了一种自主避障的仿生机器鱼,给出仿生机器鱼的整体结构设计和尾部结构设计,并对仿生鱼的内部连接进行了描述.在仿生机器鱼的结构设计的基础上对仿生机器鱼的尾部运动进行了详细的分析.分析了仿生机器鱼在避障时尾部摆动与障碍物之间的关系.制定了鱼尾在避障过程中的摆动规则,从而使仿生鱼在避障时尾部不与障碍物有碰撞.通过仿真实验验证了其有效性.     

仿生机器鱼的水下探测和避障控制

文章提出了一种集成多红外测距传感器、GPS定位器、CMOS摄像头的仿生机器鱼,建立了仿生机器鱼传感器网络,设计了机器鱼的机构组成和技术参数,制定了一种仿生机器鱼游动规则库和控制方法,定义了10种机器鱼基本运动形式和几种转弯模式,使其在设定的游动规则中自主游动,主动避障,探测水下情况,实验验证了其有效性。     

仿生扑翼型机器鱼驱动机构的设计

基于仿生学原理,模仿鸟类和昆虫飞行的翼和鱼的新月型尾鳍的推进机理,提出一种仿生扑翼型机器鱼的设计方案,利用机械、电子元器件或智能材料实现该机器鱼的水下复合推进,采用曲柄摇杆机构实现该机器鱼扑翼运动,具有运动形式简单、效率高、重量轻的特点;模仿鳢科加新月形尾鳍推进模式,使机器鱼的尾鳍简化为刚性的水翼,该水翼可做平动与绕自身轴摆动的复合运动;使用弹簧作为连接尾鳍与舵机的力传输元件,有效降低运动的能量损耗;在机器鱼尾部使用沉浮舵,由舵机旋转驱动拉杆产生倾覆力矩,在扑翼和尾鳍的推力作用下实现上浮和下沉。     

基于强化学习的仿生机器鱼节能研究

利用仿生机器鱼平台, 模拟鱼类集群游动过程, 通过实验方法探究机器鱼集群游动时的能量节省问题。具体地, 将两条机器鱼按照一定的前后距离和左右距离固定在低湍流水洞中, 并正对来流方向; 控制前方(领航)机器鱼游动姿态的变化, 使得后方(跟随)机器鱼处在变化的流场环境中。基于强化学习理论, 建立跟随机器鱼在该流场环境下游动所消耗的能量值与其游动姿态之间的映射关系; 利用该映射关系, 获得跟随机器鱼能量消耗最小值对应的游动姿态信息, 并将该信息反馈至机器鱼运动控制器中, 调整机器鱼游动姿态,达到节省机器鱼能量的目标。     

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.     

小波变换在多仿生机器鱼视觉系统中的应用研究

针对集控式多仿生机器鱼系统（multiple robot fishes coordinate System，MRFS）的实际要求和特点，采用小波变换对图像进行去噪处理．利用图像与噪声的小波模极大值随尺度变化大小不同，通过极大模点在各个尺度的取值来确定噪声的位置和特征，从而完成去噪目的．