空间机器人手爪自动更换装置的研制

为了满足空间机器人对不同手爪的更换要求,研制出手爪的自动更换装置.该装置基于多种传感器,对机械手臂末端的位置、姿态以及对接时的工作状态进行实时检测,使机器人获取足够的信息主动进行调整,从而保证整个更换过程的顺利进行;同时,装置结构简单、体积小、刚度好,感知能力和环境适应能力强,智能化程度高,可以根据需要使机器人自动更换需要的手爪.     

双臂手移动机器人空间桁架内避障移动研究与仿真

基于八自由度空间桁架用双臂手移动机器人,进行了机器人手爪结构设计。给出了末端手爪位姿确定方法。推导出逆运动学解析解、回避关节极限作业准则;在机械臂回避窗口型障碍理论基础上,进行了机器人回避障碍桁架杆的避障分析。最后,利用ADAMS软件进行了机器人虚拟样机运动仿真实验,并进行了基于试行错误方法的关节控制器设计和调试。     

一种双臂魔方还原机器人机构设计

针对机器人仿人还原魔方智能化,提出了一种双臂二指型还原魔方的机器人机构设计方案.设计中包含机械臂结构、气动手爪、识别结构、框架结构等部分.手爪利用气缸与步进电机作为夹持与旋转的动力源,优化了魔方还原机器人尺寸、机械响应速度,同时降低了制造成本.结构搭建采用铝材框架式,减轻了整体重量,加强机器人结构强度,降低机械振动,提高还原动作准确度.     

基于欠驱动机构的仿人机器人手爪设分

通过研究人手的生理结构特点,模仿人手结构,设计出仿人机器人手爪。整个手爪设计有拇指、食指、中指和小指,每个手指有三个关节。采用欠驱动连杆机构设计出结构紧凑的三关节手指机构以实现包络抓取和精确捏取。设计出高度集成的大功率小体积的驱动和传动机构并通过一个电机调整拇指机构的位置,以形成多种抓取模式。最后介绍了该手爪的控制以及抓取实验。     

基于关节速度的液压比例驱动工程机械臂位姿控制

为了解决液压驱动工程机械臂在实际工程作业中加装位置传感器会使得系统复杂,从而可靠性降低,以及在关节处位置闭环伺服控制会导致液压系统效率降低的问题,提出在比例液压油缸驱动的机械臂中用位姿闭环而非关节位置闭环构成机器人控制系统。使用惯性导航、激光雷达、视觉等获得机械臂末端姿态,通过机器人运动学逆解得到当前关节值,与目标关节值形成闭环从而获得关节速度给定值。通过比例液压系统驱动机械臂关节,进而控制位姿变化。推导了负载敏感比例阀控液压油缸传递函数、陀螺仪姿态解算方程并对机械臂进行逆运动学分析。使用MATLAB/Simulink建立基于关节速度控制的液压驱动机械臂位姿闭环控制仿真模型,进行仿真实验,结果验证了控制方法的可行性。     

六自由度水下机械臂设计与分析

为了解决有缆水下机器人(ROV)上搭载的机械臂作业范围不大、水下作业能力有限的问题，对六自由度(6-DOF)水下机械臂进行了研究，设计了一种带有平动开合功能夹持手爪的六自由度水下机械臂，实现了主手对从手的关节驱动器(液压缸或摆动缸)进行位置控制的目的。首先，基于多目标优化规则对夹持手爪进行了计算，求解出液压缸最短行程在20 mm时即可实现手爪的120 mm平动开合范围目标；然后，建立了六自由度机械臂活动关节的D-H数学模型，对机械臂的正、逆运动学进行了求解；最后，采用Solid works软件对设计的机械臂进行了干涉检查，并利用MATLAB软件仿真分析了6个活动关节的运动轨迹，采用蒙特卡洛法求解了机械臂的工作空间范围，并进行了样机测试和水下实验。研究结果表明：机械臂的仿真模型位姿与三维模型位姿一致，机械臂的6个活动关节速度和加速度曲线都是光滑平顺的、无突变点，不存在超调现象；设计的六自由度水下机械臂夹持手爪可以按照预定指令进行120 mm开合运动，ROV上的从机械臂能够跟随主机械臂运动，加减速性能良好，各关节转角范围满足设计要求，可为下一步机械臂的结构优化奠定基础。     

空间机械手系统研制成功

日前,由哈尔滨工业大学机器人研究所牵头研制的“863”重点项目“小型智能飞行机器人系统空间机械手系统”通过“863”专家组验收。该空间机械手系统在空间站搭建、卫星故障修复、空间舱内科学实验、深空探测等空间作业领域及核工业等危险作业环境方面具有较大的推广应用价值。据了解,该空间机械手系统原型样机包括6自由度可折叠机械臂、手爪、中央控制器和支撑锁紧机构。关节采用模块化设计方法,集机构、驱动、传感和控制为一体,采用大中心孔设计方法实现机械臂的内部走线,以消除空间环境对导线及其传输信号的影响;空间机器人手爪具有高刚…     

SSD—1型搬运机器人控制器的设计

１ＳＳＤ－１型搬运机器人简介ＳＳＤ－１型机器人是一种水平关节式机器人,具有大、小两个臂,有腰、肘两个回转关节,这两个关节是由步进电机加谐波减速器驱动。小臂末端安装了一种双支点单自由度手爪,手爪具有上下移动和夹紧松开两个开关量运动,由气缸直接驱动。该机...     

基于上下位机结构的隧道凿岩机器人控制系统

隧道凿岩机器人控制系统,具有断面轮廓与布孔设计、虚拟实现、车体激光定位、手动可编程逻辑控制器(PLC)控制、电脑导向控制、自动移位与自动凿岩、孔序任务动态规划、故障诊断、人工干预与急停处理等功能.其钻臂是一种双三角直接定位式钻臂,每一个钻臂一共具有6个转动关节以及3个移动关节,是一种典型的具有多冗余自由度耦合关节型机械臂.机载控制系统采用上下位机结构,规划级和控制级的功能相互独立,减轻下位机的工作负荷,使得控制系统具有较高的实时性与可靠性.并针对钻臂结构及其液压控制系统的特点.介绍控制系统的基本构成、基本工作原理与过程、控制系统的软件实现等.     

机器人欠驱动手爪驱动控制器设计

为了实现欠驱动手爪作为末端执行机构在机器人系统中的应用,针对欠驱动手爪进行驱动控制器设计。针对欠驱动手爪的机械结构设计与驱动控制需求进行了归纳分析,综合采用电力电子、传感器、单片机及CAN总线控制技术进行了驱动控制器系统设计,基于模糊神经网络进行了作用力控制算法设计,设计出了结构紧凑,集检测、驱动、控制及总线传输接口于一体的欠驱动手爪驱动控制器,并将欠驱动手爪与驱动控制器一起集成至工业机器人手臂上进行了实验验证。实践结果表明,驱动控制器集成度高,功能完善,能够实现欠驱动手爪的动作要求,实现了欠驱动手爪在机器人系统中的成功应用,结果证明了设计的正确性与有效性。     

一种气动机器人垃圾分拣系统的设计与分析

为解决垃圾分拣实现自动化分拣的问题,提高生产效率,降低生产成本,设计了一种气动机器人视觉垃圾分拣系统。利用气压控制回路实现对机械手运动的控制,采用棋盘格标定法对相机进行标定,标定结果误差相对较小。实验结果表明:利用气压控制的机械手定位和抓取效果良好。利用棋盘格标定的相机,机械手抓取平均误差小于3 mm。该分拣系统在一定条件下能够满足垃圾分拣,具有结构简单、易操作、分拣精准、效率高、成本低等特点,为后续实现垃圾智能化分拣设备研制提供参考依据。     

基于Arduino的水面智能垃圾清理与水样采集机器人

该文设计了一款基于Arduino的水面智能垃圾清理与水样采集机器人。该机器人是集垃圾清理、水样采集及船体控制系统于一体的新型智能船。智能船的控制系统能够实现船体和船上设施的远距离自主操作,船体状态的监控和打捞装置(仿生机械臂)的控制以及水样的实地采集。该船有自主和半自主2种模式,能够自动识别水面垃圾并按照既定轨迹进行避障行驶。整个控制系统设计分硬件和软件2部分。为了提高系统的可控性,使用LABVIEW软件设计了人机交互界面,从而实现船体发动机温度检测、船体漏水报警和系统工作模式设置。样机经过调试,表明机器人能够完成远距离高精准的垃圾清理任务,整个控制系统拥有较高的工作效率和稳定性。     

Vision guided dual arms robotic system with DSP and FPGA integrated system structure

Usually, a humanoid robot has two arms and stereo vision system to execute human daily actions. It has complicate mechanism and mechatronics control system structure. The hardware control structure should be planned ingeniously to execute the complicate computation of 3D image processing and manipulate a multi degree of freedom dual arms motion control, especially for mobile robot system. Here a 7 DOF dual arms robot with FPGA hardware control structure and a digital signal processor (DSP) based CMOS stereo vision system are designed and built in our lab. The intelligent fuzzy sliding mode control strategy is employed to establish the visual guided robotic motion control software. This low cost humanoid robotic system has compact control structure and mechanism integration for mobile application purpose. Object detecting and tracking schemes in 3D space were developed for locating the target position and then guided the robot arm to pick and place objects or track the specified moving target. Experimental results show that this delicate robotic system has basic humanoid function.     

一种稳定跳跃型机器人的设计与空中姿态控制

针对现有跳跃机器人跳跃时空间姿态旋转问题,从结构与运动控制上入手,设计一种稳定跳跃型机器人。基于弹簧倒立摆跳跃模型在平行四杆机构的基础上设计了一种新型八连杆机构,并利用离合式行星轮结构设计了一种靠卷绳实现能量蓄积与释放装置。利用拐点圆及最小残差理论对末端轨迹进行了近似直线优化处理,并建立了跳跃结构的运动学、动力学模型,进行了跳跃仿真测试。设计了基于模糊PID控制理论的双闭环反馈控制系统,并搭建联合仿真模型从结构动力学及姿态控制系统上进行整体仿真测试。结果表明机器人具备结构上的稳定起跳基础,并通过空中姿态控制实现跳跃后稳定姿态的保持,整体实现了稳定跳跃。     

人体感应技术在智能电力机器人设计中的应用

为使机器人运作更灵活、功能更完善,提出在智能电力机器人设计方案中应用人体感应技术。以多光谱自动目标识别技术为基础,将 8 引脚芯片与部分外接元器件结合,组装人体感应装置。 采用全球定位系统与直接数字化 X 射线摄影导航系统,分别依据观测信号传播时间与起点坐标位置和方位角,实现机器人导航与航向控制功能。 在 1 个机器人上安装至少 2 个感应装置,针对形成的感应区域,定义装置基本功能,就不同电力应用场景,建立预警机制与躲避机制。 电力现场实际操作结果表明,设计的感应装置安全预警性能与物体躲避性能比较理想,加强了电力机器人的实用性,使其具备在其他领域中得以广泛应用的潜力与条件。     

列管式反应器催化剂卸料专用机器人

针对列管式反应器的管束数量大、排布密集、内径小等结构特点和催化剂卸料作业特殊要求,设计了一种通过PLC控制,按照管束排布方式,能够自动寻管、自动进给、自动完成管束清理的专用机器人。阐述了该机器人的基本工作原理和本体结构、主要部件设计,并设计了基于西门子S7-214的控制系统。实际应用表明,该机器人工作可靠、卸料作业效率高、最大限度的减少了卸料作业对人体的伤害,完全满足列管式反应器催化剂卸料作业要求,在石化、冶金、电力等行业广泛应用的列管式装置的日常维护中具有广阔的应用前景。     

基于DSP的新型太阳方位跟踪系统

为了提高太阳方位跟踪精度,降低光伏发电系统的成本,利用光伏电池旋转产生的短路电流是交变电流的这一特点,通过离散傅里叶变换（DFT）求解交变电流的初相位,计算太阳的高度角和方位角,实现了对太阳方位的自动跟踪。并依此方法设计出了一套基于数字信号处理器（DSP）的新型太阳方位跟踪系统。实验结果表明,该系统能实现太阳光大范围内检测,并迅速跟踪,可避免多块光敏元件的不一致性所带来的问题,有效地提高了跟踪系统的精确性,可望在太阳能光伏发电工程中得到应用。     

教学型5R串联机器人设计及自动控制

为机器人教学的需要，设计了教学型5R串联机器人。教学机器人可用于机器人结构分析、机构运动学分析及机器人控制系统的教学演示和实验操作，并具有结构简单、操控方便等特点，完全可以满足机器人教学的需要。     

The design of a five-degree-of-freedom powered orthosis for the upper limb.

In response to the need for a sophisticated powered upper-limb orthosis for use by people with disabilities and/or limb weakness or injury, the MULOS (motorized upper-limb orthotic system) has been developed. This is a five-degree-of-freedom electrically powered device having three degrees of freedom at the shoulder, one at the elbow and one to provide pronation/supination. The shoulder mechanism consists of a serial linkage having an equivalent centre of rotation close to that of the anatomical shoulder; this is a self-contained module in which power transmission is provided by tensioned cables. The elbow and pronation/supination modules are also self-contained. The system has been designed to operate under three modes of control: 1. As an assistive robot attached directly to the arm to provide controlled movements for people with severe disability. In this case, it can be operated by a variety of control interfaces, including a specially designed five-degree-of-freedom joystick. 2. Continuous passive motion for the therapy of joints after injury. The trajectory of the joints is selected by 'walk-through' programming and can be replayed for a given number of cycles at a chosen speed. 3. As an exercise device to provide strengthening exercises for elderly people or those recovering from injury or surgery. This mode has not been fully implemented at this stage. In assistive mode, prototype testing has demonstrated that the system can provide the movements required for a range of simple tasks and, in continuous passive motion (CPM) mode, the programming system has been successfully implemented. Great attention has been paid to all aspects of safety. Future work is required to identify problems of operation, and to develop new control interfaces.     

新型轮腿机器人步态规划策略

设计了一种新型步态可切换轮腿机器人。该机器人步态切换机理易于实现且不存在冗余机构,驱动系统置于封闭空间内,可在两栖环境下应用。基于模型控制步态的策略,规划了轮腿机器人的足端轨迹;利用运动学模型分析求解出各关节变量,对步态控制策略进行研究,并利用实验样机验证了基于足端轨迹规划的机器人步态控制策略的可行性。