模块化自重构机器人的运动分析与仿真

在国外自重构机器人研究的基础上,设计开发了一种同构阵列式的模块化自重构机器人M-Cubes。此模块化机器人结构紧凑、运动灵活,模块间通过搭建成脚手架结构进行运动,可以组合成任意的构型。文章介绍了模块的脚手架结构运动方式,进行了运动学分析,推导出模块运动时的变换矩阵,并进行了逆运动学分析,说明了此脚手架结构的运动原理。在仿真平台上给出了一个4×2×2矩形阵列模块的平移仿真示例,验证了模块结构和运动方式的有效性。     

管道内部行走与检测机器人的发展现状与展望

本文介绍了当代国内外在管道内部行走与检测机器人研制方面的概况以及它们的性能、结构特点;文章还介绍了国外几种未来的管内行走检测机器人的情况及其发展远景;文章最后对我国发展管内机器人的途径与方向阐明了作者自己的观点。     

5自由度机器人手臂研究

机器人机构是其它部件的载体,也是机器人设计中最基本和首要的工作。本文介绍了以PIC单片机为核心控制器、结构简单的五自由度机器人手臂结构,该手臂关节采用模块化设计,控制系统主要由PIC智能控制模块和电机驱动模块组成,该手臂已经成功应用于某机器人上,运行情况良好。为了进一步完善机器人功能,本文最后提出了机器人手臂的未来研发计划。     

面向空间太阳能电站的模块机器人网络故障诊断算法

介绍了面向空间太阳能电站的模块机器人M-lattice的网络拓扑结构,提出一种用于该机器人网络的位置坐标定义规则,分析了该机器人系统可能出现的故障特点。结合机器人网络的拓扑结构和机器人可能出现的故障,设计了一种针对M-lattice模块机器人的故障诊断算法,目的是让控制机器人的上位机能够对模块机器人网络的运行状况进行有效的监控。通过仿真计算验证了该算法的有效性。     

攀爬蛇形机器人越障静态机理研究

介绍了蛇形机器人运动模式的研究现状并提出了一种进行外攀爬的蛇形机器人结构,该蛇形机器人有16个PR-T模块单元,P-R-T模块是一种在P-R模块的基础上添加一个平移运动组件的模块。这种结构使得该机器人姿态调整运动与前进运动分离开来,使机器人运动控制更加简便。基于这种结构对蛇形机器人进行了运动学建模,通过对其越障运动规划与各P-R关节位置及关节转角的分析,提出了一种攀爬蛇形机器人越障方法。通过MATLAB软件进行攀爬蛇形机器人越障仿真,验证了越障方法的正确性。     

多机器人系统中娱乐机器人控制系统的设计

针对娱乐机器人在多机器人系统中的应用,介绍了以嵌入式Linux系统为核心,包括主控制模块、运动控制模块、自定位模块和无线通信模块的娱乐机器人控制系统设计方案,该系统适用于多机器人系统应用并具有很好的可移植性和可扩展性。     

一个机器人仿真系统的开发

介绍一个机器人仿真系统的设计过程，该系统由若干主程序和子程序模块组成，能对机器人进行运动学，动力学和轨迹规划仿真分析，并能显示机器人结构简图和运动特性曲线。介绍了该仿真系统的功能，主要结构和所采用的算法，给出了程序框图。     

基于STM32+FPGA的六自由度机器人运动控制器设计

针对PC+运动控制器的开放式机器人控制系统特点,以基于STM32+FPGA的双CPU架构为基础,设计了一种六自由度机器人运动控制器。介绍了PC+运动控制器的六自由度机器人控制系统,详细介绍了运动控制器硬件结构及电路设计,包括以太网模块、STM32与FPGA通信模块、编码器信号处理模块等;进行了运动控制器各功能模块软件设计;编写了上位机软件并搭建了机器人控制系统。基于该控制系统,进行机器人的示教再现实验,机器人运行平稳,验证了本设计的合理性。     

模块化变形机器人非同构构形表达与计数

提出一种新型链式可重构模块机器人平台,该机器人平台具有手动可重构和自动变形的特点,介绍一种三模块变形机器人样机。组成机器人的单个模块可以简化为由模块本体、连接臂和偏置关节组成。模块的数量可以根据实际工作的需要进行选择,模块间的连接具有规则连接和非规则连接两种方式;同时,由连接模块的偏置关节的运动,模块间的相对位置可以改变。由于模块连接方式的不同和模块间相对位置的变化,变形机器人具有多种非同构构形;为此,根据模块的物理结构和邻接关系提出了用构形矩阵来表达机器人结构的拓扑信息,并在仿真环境下进行等效描述;提出基于组合计数原理的递归算法,用于多模块变形机器人的非同构构形的计数,并根据构形矩阵的拓扑信息对构形进行评价。最后根据仿真结果给出了一种三模块变形机器人样机对称构形的设计示例,验证了算法的可行性。     

模块化可重构外肢体机器人

针对单人无法独立完成的操作任务,需要额外辅助的需求,提出并研制了一种模块化、可重构的外肢体机器人,该机器人由多个结构、功能相同的基本模块单元串联组成。为了实现模块化外肢体机器人的模块连接配置与变形重构能力,分析了基本模块单元的结构、功能需求,根据需求设计了基于舵机驱动的模块单元。每个模块单元由两个楔形子模块共轴相互转动构成,形成一个转动自由度。设计了基于磁铁吸附的机械连接机构,可以实现两个模块间的快速连接与分离;提出了双排金属触点间隔错位连接方法,保证两个模块单元间实现可靠的电气系统连接。划分了双模块串联条件下4种不同的连接方位,得出了外肢体机器人的构型配置种类与串联模块个数关系。面向具有任意模块个数、不同连接方位的外肢体机器人,建立了基于虚拟转轴的模块化外肢体机器人通用正向运动学模型。对基本模块的转动能力、承载能力、快速连接能力以及外肢体机器人在焊接过程中,辅助操作人员夹持导线、递送电话等能力进行了试验,验证了所提出的新型模块化外肢体机器人的辅助能力。     

基于总线模式的工业机器人控制系统

针对目前国内工业机器人开发周期长、成本高、通用性差的问题,提出基于工业现场总线GSK-link的模块化、标准化工业机器人结构体系,并开发了相关产品,部分产品已应用于公司电机制造生产线上。经实验测试和现场实际应用,发现基于模块化体系结构的工业机器人性能较传统工业机器人有较大改善,系统故障率较低,系统维护和维修简便。     

基于地面反力检测的四足马机器人适应步行法

为适应国内外对四足马机器人进行的广泛研究,根据四足马机器人的结构模型和步行稳定性分析,对其适应步行法进行了研究。首先,介绍了具有12个运动关节和球形脚部的四足马机器人结构模型,并求出了其运动学反解;其次,在分析步行稳定性和检测地面反力的基础上,提出了一种四足马机器人适应步行的实现方法;最后,通过自制的小型四足马机器人进行了适应步行实验。实验结果表明,所提出的四足马机器人适应步行法具有可行性。     

基于Adams的机器人系统仿真技术研究

基于Adams的仿真技术是机器人研究领域中的重要组成部分，随着机器人技术的不断发展及机器人系统研究的不断深入，仿真发挥着越来越重要的作用，通过仿真可以研究机器人的各种性能及特点，更为机器人设计和研究提供安全可靠及有效的参考依据，同时极大地缩短了机器人研制周期。本文主要介绍国内外仿真技术研究现状，并对Adams及Matlab．Simulink等仿真软件做了简单的介绍。     

一种多姿态便携式履带机器人的机械传动设计

提出了一种新型4自由度便携式履带机器人传动设计方案。机器人具有良好的机动性，在越障、跨沟、攀爬方面具有明显优势。介绍了机器人的结构特点及其运动功能实现，并对机器人的传动结构布局、传动实现等内容进行详细阐述。     

身体/尾鳍推进模式仿生机器鱼研究的进展与分析

随着海洋资源越来越受到国家重视,水下机器人已成为科研的热点。仿生机器鱼作为水下机器人,具有低噪声、对环境扰动小等特点。身体/尾鳍推进模式(Body and/or caudal fin,BCF)仿生机器鱼是指以身体/尾鳍推进模式推进的仿生机器鱼,它具有高速、高效、机动性高等优势,是近年来仿生机器鱼研制的重点。随着1994年首条仿生机器鱼的研制成功,许多优秀的相关研制成果已应用到水下考古、水质监测、污染检测等领域。基于此,介绍BCF鱼类的分类及特点、BCF生物鱼以及仿生鱼的推进机理,并着重介绍国内外BCF仿生样机的研制进展,对已有样机的驱动方式、机械结构和游动性能进行详细分析,揭示不同驱动方式所面临的技术问题,在此基础上总结BCF仿生机器鱼的发展趋势和应用前景。     

新型模块化可重构机器人系统

研制了一种新型模块化可重构机器人系统,机器人由许多结构和功能完全相同的模块相互联接组成,通过改变各模块之间的联接状态和相互位置关系,不需任何外界辅助,自动完成重构过程和整体协调运动:设计了模块的分离联接机构和单自由度立方体结构,模块结构兼具阵列式和串联式特点,可方便的实现重构运动和整体协调运动:上位机软件系统可通过交互方式设置各机器人模块的方位,可手工编写或自动产生可重构机器人各模块的运动序列,可对机器人可重构过程和整体构型的协调运动进行规划和仿真,并通过计算机串口对机器人进行实时控制。试验验证了机器人模块的分离／联接和模块协作基本功能和蠕虫构型、四足构型、履带构型三种构型的整体协调运动功能。试验表明:模块结构设计简单合理,控制容易,可以完成重构操作功能和整体协调运动功能。     

基于模块化设计方法的服务机器人结构设计

为了降低服务机器人的开发周期与成本,基于模块化设计方法,对服务机器人的机械结构进行了模块化划分,并对传动结构布局、传动实现、身体稳固性、模块化结构设计等内容进行了详细阐述。样机组装及实验结果表明,基于模块化设计方法的服务机器人产品开发周期短,其性能达到了设计要求。     

具有转向能力的管内机器人的研究及发展

随着管道结构的复杂化,管内机器人的转向能力受到越来越多的重视,已成为评价管内机器人运动性能的指标之一.通过阐述管内机器人的转向能力,介绍了在管内中的转向方式-铰链式、差动驱动式和蠕动式,详细分析了当前国内外几种典型的具有转向能力的管内机器人的结构特点及转向特性.进一步总结出影响转向能力的关键技术,并对其发展趋势作了展望.     

管间微小移动机器人系统监控程序的设计

介绍了管间微小移动机器人系统的功能和结构,设计了系统的监控程序,实现了微小机器人的自由移动,说明了监控程序的模块结构和关键问题。