三节履带式机器人越障分析

设计了一种三节履带式结构机器人,通过轴套轴结构实现了机器人的主运动和摆臂运动的同步进行,有利于机器人功能的实现。为分析机器人的越障性能,选择了阶梯、斜坡、沟道等典型障碍分析了机器人的运动机理及其越障能力,重点研究了机器人翻越阶梯时的运动机理及其越障能力。以三节履带式探测搜救机器人样机为例,分析了机器人仰角、摆臂摆角与越障高度的关系,并用MATLAB仿真得到阶梯高度函数以及相应关系曲线,求出了最大越障高度的理论值,并与实测数据进行了对比。推导出了机器人的最佳越障性能及对应的质心和摆臂的位置,为机器人越障时的控制提供理论依据。     

六足机器人多机可达空间协同越障仿真分析

对于小型六足机器人,群体合作是克服单体性能局限的有效措施。为提高六足机器人的越障能力,提出了六足机器人多机协同越障的解决方案。并采用了机器人学D-H参数法,结合足端轨迹规划,对六足机器人多机协同越障情况进行运算,找出六足机器人多机协同时的足端运动范围。再参考求得的运动范围,设定典型障碍,进行虚拟样机仿真。对比三次虚拟样机的仿真结果,展示了多机协同越障的有效性,为提高六足机器人越障能力提供一种新的研究思路。     

六足矿井搜救探测机器人越障动力学建模与分析

研究了一种六足矿井搜救探测机器人的越障动力学问题。首先分析了机器人翻越垂直障碍的过程,进而构建了越障过程中不同步态时的动力学模型。该模型可以确定机器人所需的驱动力矩与几何尺寸、运动参数、障碍高度及摩擦因数之间的关系。通过不同步态的动力学分析,确定了机器人在越障过程中驱动力矩变化趋势。此结果为矿井搜救探测机器人在未知环境下越障步态的选择及优化提供了理论基础和依据。     

轮足式机器人机构设计及越障性能分析

越障能力和地形适应能力是移动机器人性能评价的重要指标。以提高越障能力为目标,设计了一种轮足式越障机器人,采用头部连杆机构辅助越障,同时对其头部连杆机构进行了参数设计。利用瞬时功率守恒原理建立了越障机器人的运动学方程,得到了越障过程中的速度变化规律,在此基础上,采用Adams进行了机器人运动仿真,模拟机器人爬越台阶面的运动情况,并分析了机器人爬越台阶面的越障性能。结果表明,所设计的轮足式机器人具有良好的越障能力。     

矿井救援机器人可变形行走机构设计

针对灾变后矿井下的非结构化环境,以提高机器人的越障能力与增强机器人对地形适应能力为目标,设计出一种矿井救援机器人可变形行走机构。通过对机器人跨越垂直障碍过程的分析建立了机器人越障过程的动力学模型。在此基础上,通过ADAMS进行运动仿真,模拟机器人在平面行走的情况以及爬越台阶的运动情况。仿真结果表明:本救援机器人可变形行走机构具有良好的越障能力,同时建立机器人3D打印样机并进行实验验证,实验表明:机器人具有良好的越障能力、较强的环境适应能力、结构紧凑、转向灵活等特点,进一步验证了机构的可行性和越障原理的正确性,为矿井救援机器人的进一步研究提供了理论依据。     

六轮全地形移动机器人越障性能分析与仿真

针对六轮全地形移动机器人悬架机构的结构特点,构建了机器人越障过程动力学模型,对机器人的越障性能进行了分析并利用ADAMS进行了动力学仿真。首先对机器人前轮、中轮、后轮的越障过程进行了分析,进而基于达朗贝尔原理建立了机器人越障过程的动力学模型并进行了动力学分析,得出了机器人运动状态对电机输出力矩的影响。然后基于ADAMS仿真软件构建了机器人的仿真模型并进行动力学仿真,为机器人电机选型奠定了理论基础。最后移动机器人越障性能实验表明,六轮全地形移动机器人可以爬越楼梯等垂直障碍,为提高机器人适应复杂地形环境的能力提供理论依据。     

基于高架四边形结构的越障机器人机构分析和仿真

研究了一种基于高架四边形结构的六轮机器人。机器人结构分为前叉、机体和尾部,前叉及机体两侧采用的能够根据地形被动变形的四边形结构,使得机器人具有较强的被动越障能力。根据越障高度设计的需求,对机器人越障结构进行建模分析,得出机器人越障结构的分析结果。通过ADAMS软件对机器人进行越障性能仿真,获得各轮在运动过程中的动力学参数数据。最后,通过实验,验证了机器人的越障能力。     

履带式核应急机器人攀爬台阶性能分析

针对核事故环境中核应急机器人的越障能力特点,设计了倒梯型履带式核应急机器人。与普通型履带结构相比,该机器人具有强越障性同时结构更加简单紧凑。张紧装置在机器人越障过程中可时刻让履带处于张紧状态,并且可以有效减小机器人所受到的冲击力。在此基础上,以攀越台阶为例对机器人进行数学模型计算分析,分析了机器人越障的临界条件与最大理论值。并用RecurDyn动力学软件建立仿真模型,对比分析机器人越障能力的理论值和仿真试验值,分析张紧装置对机器人爬越台阶稳定性的影响。结果验证了最大理论高度的准确性,为研究核事故环境下机器人越障性能提供了参考。     

三角履带爬壁机器人越障动力学建模与仿真

针对一些工作场合对爬壁机器人有较高的越障性能要求,设计了一种包含4个三角形履带轮组构成的磁吸附爬壁机器人。首先设计了三角履带爬壁机器人的整体结构,研究了越障过程中机器人结构变化,以及爬行越障和翻转越障通过原理。建立了翻转越障过程动力学模型,该模型体现了机器人机构尺寸等因素对电机输出力矩的影响。根据此模型,能确定机器人越障过程所需最小驱动力矩。利用ADAMS软件进行仿真验证,仿真结果证明了动力学模型的正确性,表明了机器人结构简单,具有较强的越障能力。     

管道机器人自动适应机构设计与越障分析

为了提高管道机器人自动适应管径变化的能力和在管道中的越障能力,通过建立静力学平衡方程对机器人进行了越障过程的受力分析,根据机器人越障所需对管道内壁提供的正向压力设计了自动适应元件圆柱螺旋弹簧,利用ADAMS对自动适应机构进行了动力学仿真分析,验证了所设计圆柱螺旋弹簧能够满足机器人自动适应管径变化和越障性能要求,并为以后管道机器人的研究奠定了基础。     

基于ROS的机器人宇航员模型构建与仿真验证

随着我国空间站项目的稳步推进和机器人技术的发展,研发可以协助甚至代替宇航员进行危险舱外操作的机器人宇航员成为亟待研究的课题。首先建立了双臂仿人机器人宇航员的URDF模型,而后基于机器人操作系统提供的三维仿真工具Rviz,构建机器人宇航员的三维虚拟运动仿真环境,并进行了仿真实验。实验表明,机器人宇航员可以完成物体抓取、搬运等任务,证实了机器人宇航员模型结构的合理性。     

基于MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真研究

为提高机械臂设计效率,充分利用了虚拟仿真,搭建了机械臂的虚拟仿真系统。首先在Solidworks中建立了四关节机械臂的实体模型;然后将其导入动力学仿真软件Adams中,进行运动学及动力学仿真;最后通过Adams与Matlab的接口模块Adams/control,利用Matlab/Simulink模块搭建了机械臂的联合仿真控制系统,实现基于Matlab与Adams的机械臂的联合仿真。仿真结果表明机械臂系统具有较好的动态响应特性及较好的轨迹跟踪能力。     

点焊机器人模型的动力学仿真分析

利用多刚体动力学分析软件ADAMS,对120点焊机器人进行建模,并提出有路径的动力学仿真分析方法.即在机器人工组空间内选取特定路径,分别进行机器人运动学和逆动力学仿真,最终得到机器人各关节的动力学参数.     

翻滚式探测机器人设计及运动仿真

针对探测机器人对未知环境探测时易发生倾覆而丧失运动能力的情况,结合探测机器人运行过程中车载仪器需维持一定的姿态角的功能要求,提出了一种翻滚式探测机器人结构.该机器人由八个驱动轮、两个侧向支撑架以及平衡架组成:八个驱动轮保证机器人发生倾覆后仍有四个驱动轮与地面接触,从而不丧失运动能力;侧向支撑架可使机器人发生侧倾后与地面保持较大的倾角,待稳定后借助驱动力恢复至正常姿态,从而恢复运动能力;平衡架可保证车载仪器的横滚角和俯仰角在探测机器人发生倾覆和侧倾时基本不变.针对探测机器人的上述功能,运用ADAMS进行运动仿真,以验证各部件功能的可实现性.仿真结果表明,翻滚式机器人各部件实现了设计功能.     

基于Pro/E与Simulink的Delta并联机器人运动仿真

针对"三自由度并联机器人的运动空间比传统六自由度并联机器人受到更多约束,以及其运动特性也更加复杂"的问题,将可视化运动仿真分析技术应用到并联机器人的研究上。以三自由度Delta并联机器人为例,在复杂轨迹下其整体位姿难以直观想象;为了便捷、高效地实现Delta并联机器人可视化运动仿真分析,结合SimMechanics Link接口软件,以Pro/E与Simulink/SimMechanics为仿真开发平台,提出了采用三维模型转换成SimMechanics模型的建模方法,并建立了SimMechanics模型,进行了仿真。研究结果表明,该方法能够直观地对Delta并联机器人进行可视化运动仿真分析,进而可为并联机器人机构的选型及优化、控制器的设计提供参考依据。     

轻型卡车底板纵梁生产线的机器人焊接仿真

用ROBCAD对机器人焊接纵梁总成系统建模和仿真。对人工焊接生产线重新进行工艺规划和生产线布局,为机器人、焊枪、夹具、输送装置、纵梁等关键装备、部件及生产线布局建立仿真模型,在模型中进行焊点可达性测试和机器人干涉分析。通过观察仿真过程可判断机器人焊接纵梁总成系统运行正常,仿真可提高改造项目的设计效率和设计质量,降低改造项目的实施难度和实施周期。仿真结果表明,机器人焊接的生产节拍比人工焊接降低23.03%,从产品质量、车间物流、生产管理方面论证了机器人焊接相对于人工焊接的优越性。     

基于MATLAB软件的四足步行机器人的运动学仿真

按照一定的要求对机器人进行了参数设定,通过分析机器人的逆运动学问题,运用MATLAB软件中的编写函数功能进行运动学仿真,得出各个关节在仿真时间内光滑的运动轨迹曲线,验证了机器人连杆参数的合理性,从而能够达到预定的目标.     

基于面向对象的机器人离线编程和图形仿真系统的研究

介绍了机器人离线编程的主要特点；分析了PUMA560机器人的作业和行为特点；针对原系统存在的不足，提出并开发了一个基于面向对象的离线编程和图形仿真系统。该系统提供了友好的图形用户界面，用OpenGL进行了机器人及其工作环境的三维图形仿真。     

一种简单的行走助力机器人的设计与仿真

行走助力机器人是近年来兴起一新的研究领域,它属于特种机器人的范畴。行走助力机器人可以增强人体下肢的力量,可以为老年人、残疾人、士兵和消防员等提供增强行走能力的服务。在本篇论文中,首先是在分析人体行走特定的基础上设计了一款简单的行走助力机器人,并通过运动学逆求解得到了各个关节的角位移计算方程。然后采用微分变换法来求取雅可比矩阵来对速度运动学进行分析。最后采用Pro/E和ADAMS对机器人进行了动力学仿真,并对仿真中出现的问题和测量所得曲线进行了分析。     

An event-based,robot-served flexible manufacturing cell modeller

The development is described of a flexible manufacturing cell (FMC) programming and simulation system called FMCPS, which generates robot programs for a 6-DOF industrial robot. The development of FMCPS is based on an FMC that is being developed at UMIST. The cell consists of a Fanuc 600 ARCmate industrial robot, a Takisawa MAC V3 CNC machining centre and an MHP MT-50 CNC turning centre. The software has been developed on a SUN 4/110 workstation running under the UNIX operating system, using three-dimensional SUNCORE interactive graphics and SUNVIEW window systems. An event-oriented robot-programming method is used in the FMCPS. This method divides the robot tasks into different events. The user needs to define the points of the robot gripper route and the corresponding data for each event. The Cartesian coordinates of the points in the robot gripper paths are then transformed to the six robot joint angles by a variant inverse kinematics iteration method. These robot joint angles are used in the simulation model which generates robot programs suitable for the Fanuc robot. A three-dimensional, wire-frame-based graphical model is used for simulation. The user can observe the simultaneous animation of the robot movement, and display machine tool paths in separate graphics windows on the screen simultaneously. The various activities in the cell are simulated in pseudo-parallel mode by taking advantage of the multi-tasking and piping features of UNIX. At the end of a simulation exercise, the user is provided with the facility to obtain a performance report for the FMC which gives information on total operation time and on robot and machine utilisation, in addition to the robot program.