仿青蛙跳跃机器人运动学研究

提出了仿青蛙跳跃机器人机构模型及运动学研究的方法。基于对青蛙运动的研究,提出了仿青蛙机器人单侧跳跃机构的分析模型,采用D-H法,建立了机器人起跳与腾空两个阶段,其前肢和后肢的运动学方程,进行了正、逆运动学研究。分析机器人四肢的运动空间,并通过实例计算,验证了研究结果和生物学实测结果相一致,从而证明了这一仿生跳跃机构模型的可行性和仿生机构运动研究方法的有效性。得出的结论将为仿青蛙跳跃机器人的设计及控制提供理论基础。     

基于分离设计/集成优化的机器人步态规划

针对双足机器人步行问题，提出了一种基于分离设计／集成优化的步态规划方法。基于双足机器人的步行特征，实施多时空和多关节的任务分离，进而实现多时空关节的步态分离规划。进一步基于零力矩点理论，提出了一种综合机构修正和步态修正方法的步态规划集成优化策略。这种基于分离设计／集成优化的步态规划策略极大简化了复杂多关节双足机器人的规划过程，仿真研究表明了该方法的有效性。     

面向任务的CGF实体联合意图形成

人类行为表示中的团队协作一直是计算机生成兵力研究中的难点和重点问题。在分析已有团队协作理论和框架的基础上,结合作战仿真对人类行为表示的逼真性要求,提出一种面向任务的联合意图形成方法。该方法首先根据当前态势和上级任务建立任务集合并形成任务团队,其次利用实体与任务间的相互关系实现对关键角色的判断。实验结果表明,该方法在保证行为模型逼真性的同时,有效提高了联合意图的形成效率,增强了协同任务能力。     

爬壁机器人路径规划研究

研究爬壁机器人在三维工作环境中的全局路径规划.给出了一种基于人工神经网络结构能量函数的路径规划算法.可根据机器人吸附物体的形状设定各边界面对应的不等的模拟退火初始温度;并且可根据路径点位于物体内部与否的不同位置采用不同的运动方程.仿真结果表明,该算法可规划出最短的可行路径,为提高爬壁机器人的实用性,提供了一种有效的路径规划算法.     

基于耦合自抗扰控制器的无标定手眼协调

研究机械臂在手眼关系未知情况下依靠视觉信息引导完成精确定位及跟踪问题。基于耦合自抗扰控制器原理,设计了不依赖于特定任务的广泛意义下的手眼协调控制器。通过将全局固定眼和局部手上眼相结合,实现了整个机器人操作空间范围内的精确定位与跟踪。仿真和实验验证了这一方法的可行性和有效性。     

主从式上肢外骨骼康复机器人的运动学研究

针对主从式上肢外骨骼康复机器人的机械臂活动空间设计和双臂干涉问题,基于Denavit-Hartenberg参数建模法,以人体上肢活动范围为边界条件,建立主从臂各关节在统一固定坐标系下的运动学模型;以齐次坐标运动学模型为基础,确定基于上肢运动极限位置约束的主从双臂间的安全活动空间,并利用蒙特卡罗算法进行仿真验证;根据主从双臂活动范围的安全距离与上肢活动规律,给出主、从双臂各五自由度康复机器人的设计及从臂跟随主臂意图运动的训练方法。计算机仿真试验和实验室样机现场试验结果表明,机器人活动空间满足康复训练上肢活动方式和活动范围等人体工学要求,解决了因主从臂干涉而造成的二次伤害等影响康复效果的问题。     

面向环形管道的电力巡检机器人设计与环境建图

在大型水电站中,离相封闭母线（isolated phase enclosed bus, IPB）只能通过预防性试验对设备状态进行检查,难以目视外观检查。为解决这种密闭狭小空间的环形管道的巡检困难问题,提出了一种可在水平、竖直段上行走的轮式攀爬机器人。首先,对攀爬机器人移动和附着方式进行对比分析,根据实际工况,选用轮式推力附着方式并基于该方式对机器人整体结构进行力学分析;通过搭建的模拟IPB管道内的运动实验,结果验证了巡检机器人满足水电站内IPB管道的检修需求且具有良好的适应性;设计基于柱坐标的点云配准方法,解决了管道内无法正确建图的问题,且计算时间优于激光雷达里程计建图 (lidar odometry and mapping, LOAM)及迭代最近点 (iterative closest point, ICP)算法,拓展了激光雷达点云建图的应用范围。     

绳驱动并联打磨机构模糊控制策略

船舶坞修作为维护和修复船舶结构的关键环节,在船舶行业中扮演着重要的角色。然而,目前船舶坞修时表面打磨过程依赖于传统的人工作业,存在着效率低、工时长、危险性高等问题。为此,提出了一种新型绳驱动式打磨机构,该机构采用四根绳索驱动打磨装置实现三自由度的运动。首先,通过拉格朗日法建立系统的动力学模型;然后在动力学模型的基础上提出了一种带有绳索张力优化项的Fuzzy-PID(proportional integral derivative)控制策略,该控制策略可以实现精确的轨迹跟踪并保证绳索处于张紧状态;最后,通过数值仿真验证所提控制策略的有效性。结果表明,和绳牵引并联机器人上常用的PID控制相比,所提控制策略控制精度提高25%,具有较高的控制精度和稳定性。本文提出的绳驱动式打磨机构及其控制策略可为大型结构件表面处理和精密制造等应用提供一定理论支持。     

一种基于远程通信技术的装修施工巡检机器人本体设计

目前装修工程繁多,装修个性化、差异化要求越来越高,装修施工过程中装修工地监管不力,针对业主不能对装修情况进行实时监督的情况,设计一款基于远程通信技术的装修施工巡检机器人,其可以在4G、5G、WIFI等网络环境下实现对装修现场进行指令实时传达,语音、视频的实时获取,及时地了解、监测装修施工现场情况,同时该机器人可自动巡检,以最大限度地防范火情、盗窃等安全隐患,大大降低装修施工成本.     

推出器的焊接工艺优化

推出器质量可靠性与焊接工艺直接相关,为探索合适的推出器焊接工艺参数,对推出器焊接主要的工艺参数进行优化试验,分析各工艺参数对焊缝表面成型质量与焊缝内部质量的影响。试验结果显示,推出器的焊接电流、电压与焊接速度匹配不当时,易出现弧坑、咬边等缺陷,最后确定最佳焊接工艺参数为电流250 A、电压25 V,速度4 mm/s。