海洋平台导管架清洗机器人步态研究

针对海洋平台导管架结构的复杂性与工作环境的特殊性,研制了一种8自由度的海洋平台导管架清洗机器人,该清洗机器人具有沿导管架空间进行攀爬及定位功能,通过夹持机构携带高压水射流喷枪来实施对导管架的清洗。基于该清洗机器人的构型特征与机器人动力学原理,采用大功率关节分时单步驱动与小功率关节多轴联动相结合的控制策略,进行了机器人在导管架上的运动规划。利用Matlab语言对清洗机器人在导管架上的行走步态进行了仿真,详细分析了机器人在攀爬过程中各关节的扭矩与功率间的变化关系。     

双向清洗机器人玻璃幕墙完全遍历路径规划

报道了玻璃幕墙清洗机器人设计与路径规划多采用自上而下单向作业造成作业效率较低的现状,对具有双向作业功能的玻璃幕墙清洗机器人路径规划方法进行了研究。充分利用环境物理信息,提出一种考虑机器人往复主运动方向、集成栅格法与启发式搜索算法并可应用于双向作业玻璃幕墙清洗机器人的完全遍历路径规划方法。最后以一个模拟环境为求解实例,证明了算法的有效性。仿真研究表明,该算法不仅简单有效,而且可明显改善路径规划性能,降低路径重叠率。     

储油罐清洗机器人全覆盖路径规划研究

针对储油罐清洗机器人在清洗作业时因罐内障碍物导致重叠率较高、无法保证清洗覆盖面积问题,在一种全覆盖罐底方法的基础上提出了适用于内浮顶储油罐的改进Bug路径规划算法。首先通过正六边形拓扑结构全覆盖罐底的清洗原理,得到清洗点坐标;其次,采用坐标法进行清洗环境建模,在传统Bug算法的直线行走条件中加入机器人清洗目标点与罐底障碍物位置关系信息,优化清洗点坐标位置,规划出机器人起点到每个清洗点之间无障碍的直线行走路径;最后应用改进后的Bug算法对无障碍、有障碍两种环境进行覆盖路径规划算法的仿真分析。仿真结果表明,所提出的路径规划算法能够在覆盖面积大、重叠率低的同时实现机器人的无障碍覆盖。     

光伏电池板清洗机器人定位与导航系统的开发与设计

针对目前光伏电池板清洗机器人在未知环境中感知能力差,缺乏自主规划路径和躲避障碍物能力差三方面,使用ROS机器人操作系统结合激光雷达传感器以及SLAM同步定位与建图技术来解决上述问题。采用A*和D*算法实现对机器人路径规划,以实现实时避障等功能,并通过自主开发的光伏电池板清洗机器人进行验证。结果表明：在现实环境中机器人利用激光雷达可对未知环境地图进行构建,并且机器人可按照制定路线进行移动,同时也可躲避出现在其路径之上的障碍物,验证了光伏电池板清洗机器人开发的可能性。     

水下清洗机器人路径跟踪反演控制方法研究

针对海上鱼场网衣清洗问题,文中提出了一种水下清洗机器人的反演跟踪控制方法。首先对机器人的运动进行分析,建立了运动学、动力学模型。为了保证机器人在扰动环境下具有良好路径跟踪能力以实现对网箱的有序清洗,将控制系统分为三个子系统,分别定义了位置误差、速度误差、扰动估计误差及各自的李雅普诺夫函数,对每个子系统设计中间虚拟控制量,并导出最终控制律,完成了反演控制器的设计。在MATLAB Simulink环境下建立水下机器人仿真模型,并实现了机器人对规划清洗路径的跟踪控制仿真。仿真结果表明,通过该方法设计的控制器在水下干扰环境下具有良好的鲁棒性,机器人能够较好地跟踪规划清洗路径。     

激光清洗机器人系统设计

设计了一套激光清洗机器人系统,利用三维激光扫描技术采集工件表面点云信息,规划激光清洗路径,以工业机器人带动激光器完成工件表面清洗。构建了系统硬件框架,包括扫描模块、运动模块、清洗模块、控制模块。研究了采集数据处理方法,对原始数据进行坐标转换、点云滤波等操作以获取工件表面三维点云数据,根据点云数据与激光清洗模板规划机器人清洗路径。在此基础上开发了系统软件程序,实现系统集成控制,并利用RobotStudio实现清洗过程仿真监测。通过实验实现了激光扫描、清洗的自动化运行,验证了系统的可行性。     

油罐清洗机器人全覆盖遍历路径规划方法

油罐清洗机器人全覆盖遍历路径规划要求机器人以尽可能低的重复率遍历油罐底部的全部无障碍油泥区。提出一种非结构化环境下油罐清洗机器人的高效全覆盖路径规划算法:首先采用区域分割法进行工作环境的建模,其次油罐清洗机器人采取内螺旋算法从起始点进行单个油泥区覆盖,最后以图的深度优先搜索算法和邻接矩阵确定这些油泥区的衔接顺序和最短路径,进行所有油泥区的遍历。算法在虚拟环境中进行了仿真实验,并利用实验结果和评价指标评估了其可行性和有效性。     

基于多目标遗传算法的双机器人协调焊接路径规划

对双机器人协调焊接复杂空间焊缝路径规划问题进行研究,提出了一种基于多目标遗传算法的焊接路径规划方案。通过分析影响焊缝质量及机器人运动平稳性的各 参数,建立了评价焊接路径的目标函数：焊接质量函数、机器人运动平稳性函数以及双机器人碰撞函数。利用多目标遗传算法对协调焊接路径进行求解,实现对双机器人最佳焊接路径的规划。以"马鞍形"空间焊缝为例,对双机器人协调焊接路径进行了试验验证。结果表明,该方案可实现双机器人协调焊接路径的规划。     

多移动机器人路径规划技术的研究现状与展望

移动机器人技术研究中的一个重要领域是路径规划技术.所谓移动机器人路径规划是指各机器人在同一工作空间中规划一条避障导航的运动路径,保证每一时刻机器人与机器人之间无碰撞、机器人与环境障碍物之间无碰撞.从单机器人到多机器人的路径规划已有很多算法,首先从多机器人协作性质、环境信息和机器人结构三方面分别介绍多机器人路径规划方法,主要有全局路径规划方法、局部路径规划方法、集中式路径规划方法、分布式路径规划方法、混合式路径规划方法,再指出各种方法的优点和不足,最后对多移动机器人路径规划技术的发展趋势进行展望:传统的规划方法和新的智能方法的结合;多传感器融合;性能指标的提高.     

基于余弦曲线的机器人移动路径自主规划

为了将余弦曲线应用于机器人路径自主规划,提高机器人路径规划智能水平,建立了余弦曲线变换模型,设计了余弦曲线路径规划算法,针对机器人的运动特点进行了机器人余弦曲线路径规划,设计了机器人余弦曲线路径规划试验。通过仿真和试验研究得到了不同条件下机器人余弦曲线规划路径的位置、姿态,研究分析证明了模型和算法的正确性、有效性,大大提高了机器人路径规划的效率。     

柔性机器人在汽车发动机清洗行业中的应用

为了提高发动机的清洁度,针对传统清洗机存在的问题,提出柔性机器人清洗方案,通过分析柔性机器人清洗机的设备构造及特点,制定了清洗的工作流程,并采用传统通过式清洗机和柔性机器人清洗机这两种清洗方式对发动机进行清洗,清洗结果表明：柔性机器人清洗机的可移植性高,提高了生产效率;有效地提高缸体和瓶盖清洁度,进而提高发动机的使用寿命：降低成本和节能。     

码垛机器人结构设计与运动分析

根据目前物流自动化对箱包等物料高速码垛的工作要求,确定了码垛机器人的基本技术指标,设计了四自由度关节型码垛机器人的机械结构。通过运动学分析得出了码垛机器人的运动学方程,并通过对运动学方程的逆解求出码垛机器人各关节的位姿,应用SolidWorks软件构建了码垛机器人的三维实体模型,进行模型装配,实现了码垛机器人码垛过程的仿真。对码垛机器人结构的设计与运动学分析可以为设计和生产码垛机器人提供借鉴。     

基于遗传算法的海洋平台损伤诊断

海洋平台结构在环境因素下可能出现局部破损,提出一种快速诊断结构损伤的损伤探测方法,而遗传算法因其方法简单及较强的鲁棒性成为近年来发展较快的一种全局优化方法。以海洋平台实测的固有频率和振型为诊断依据,将海洋结构的损伤诊断归结为优化问题,采用遗传算法进行优化搜索。考虑到平台结构刚度的方向性,针对测量噪声和海洋平台模态的特点,提出了一种修正的目标函数作为遗传算法进行损伤诊断的适应度函数。数值模拟和物理模型试验结果表明,该方法能够准确地诊断出导管架海洋平台结构的损伤,改进了进化搜索的鲁棒性,提高了海洋平台结构损伤诊断的可靠性。     

混联码垛机器人运动学分析与仿真

针对码垛作业任务要求,设计了一种混联码垛机器人结构;为了简化机器人运动学方程的建立过程,根据机器人的特殊结构,把机器人的并联部分看作一个整体,以串联结构代替并联结构,应用D-H法建立了机器人的运动学模型,并给出了逆运动学方程.最后,应用Solid Works软件建立了机器人的三维实体造型,并用ADAMS软件进行了运动学仿真,验证了理论分析的正确性.     

汽车发动机冷却水套清洗工艺研究

对发动机缸盖冷却水套清洗工艺进行了仿真优化研究。针对发动机缸盖水套进行逆向建模,获得发动机缸盖水套流域模型,制定不同的发动机水套清洗工艺方案并进行流体仿真,获得优化的水套清洗工艺,通过清洗机进行优化水套清洗工艺验证。发动机缸盖冷却水套清洗工艺仿真优化方法可用于制定发动机生产线中冷却水套清洗方案,优化清洗工艺,缩短清洗时间,提高清洗效率。     

树障清理空中机器人的姿态控制器设计

以一种用于对高压线路附近的树障进行清理的树障清理空中机器人为研究对象,分析其姿态控制问题。首先,建立了具有新型结构的树障清理空中机器人的姿态动力学模型和控制分配矩阵。然后,为了克服惯性矩阵的不确定性,采用滑模方法设计姿态控制器;同时,引入非线性函数来改进传统的边界层法以提高控制器性能;接着提出了一种切换控制分配矩阵的方法来解决空中机器人在切割作业过程中的动力学模型变化的问题。最后,在仿真平台上实现了上述控制器。实验结果表明,本滑模控制器具有良好的姿态控制性能,能有效克服机体惯量的不确定性;通过切换控制分配矩阵实现了空中机器人在切割作业过程中的姿态稳定。     

基于灵敏度分析的导管架海洋平台模型修正技术研究

从室内导管架平台模型静力应变对物理参数变化的灵敏度出发,以导管架结构的材料和几何尺寸为修正参数,探讨了导管架结构的有限元模型修正问题。确定优化模型的目标函数及约束变量,利用一阶优化算法对修正参数进行优化,优化迭代后最小误差1.35%。     

基于堵塞原理的变刚度软体机器人设计与试验

软体机器人运动时具有高柔性，执行任务时又能展示出强刚度，在军事侦察、灾难救援等复杂环境探索与检测方面具有重要的应用价值。结合主动驱动的网络气动结构与被动驱动的堵塞机构的优势，提出实时变刚度的软体驱动器，研究其变刚度机理和动态建模方法。首先，提出了气动-堵塞机构耦合的软体驱动器模型；其次，利用赫兹接触模型，建立机器人运动数学模型，从理论上研究其变刚度形成机理；再次，利用有限元对气动驱动结构进行分析，研究空腔内压强、形状和大小对软体机器人弯曲角度的影响，并进行了优化；最后，制作了变刚度软体机械臂样机，验证了软体驱动器的变刚度性能与运动性能。该研究有望为变刚度软体机器人设计与刚度调控提供新的理论和技术支持。     

PRJ-Z型喷浆机器人的研制与开发

PJR-Z型喷浆机器人是一种喷射混凝土的新型专用设备。介绍了其整体结构、动作原理，阐述了机器人液压系统和电控系统的总体设计方案以及可靠性设计。实践证明，PJR-Z型喷浆机器人喷射均匀，回弹和粉尘大大减少。具有很高的可靠性和稳定性，实用性强，完全满足混凝土喷射工艺要求。     

外骨骼康复机械手的结构设计及仿真分析

为解决中风患者传统康复训练效率低、成本高、不易在家中操作等问题,提出了外骨骼康复机械手的研究,首先建立了人手正逆运动学模型,然后以食指为例设计了外骨骼康复机械手结构,最后利用ADAMS软件进行运功学仿真,从而验证了设计结果的正确性。为控制系统的设计和物理样机的制造提供了理论依据。