一种新型球形机器人机构设计及运动仿真

提出一种新型全方位运动球形机器人结构方案,运用非完整系统力学理论对球形机器人运动学进行分析,利用ADAMS软件进行虚拟样机建模和运动仿真,通过物理样机实验验证运动分析的正确性。     

轮式移动机器人的全方位运动分析

Robocup中型组比赛中机器人全方位运动具备许多优势。文章通过对多轮驱动全方位移动足球机器人建立数学模型,并进行运动学、动力学分析,提出了其满足全方位运动的轮系要求,比较了三种典型全方位多轮机器人在不同方向最大平移速度,为车体的设计提供了依据。     

仿生六足机器人的步态运动控制器设计

通过分析仿生六足机器人典型行走步态,采用多舵机分时控制思想.利用AT89C52单片机和舵机设计出步态运动控制器.该控制器可驱动机器人足部12个舵机协调运动,实现全方位的六足步态.     

机器人标定系统自适应控制器研究

为了降低非线性系统自适应控制器设计的难度,提出通过运动分解减小非线性方程维度的方法设计相应的自适应控制器。将机器人末端执行器的运动分解为平移运动和旋转运动,让机器人末端执行器上的激光器通过先平移后旋转的方式使激光光斑分别趋向于PSD1和PSD2的中心。通过运动分解减小非线性方程的维度的方法,降低了控制系统数学方程的复杂度。为验证用所提方法设计控制器的有效性,利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真环境,对标定过程进行仿真分析。仿真结果表明:所设计的控制器可使机器人运动更迅速、稳定地实现控制目标。     

轮足式磁吸附越障爬壁机器人设计与分析

针对现有爬壁机器人负载能力弱、复杂障碍地形下适应能力差以及运动柔顺性不足等特点,提出了一种基于轮足复合式运动与非接触变间隙永磁吸附的柔顺越障爬壁机器人。在分析石化储罐、船舶等非结构化设备作业环境特点和功能需求的基础上,融合构型主被动理念,设计了机器人移动本体并对主被动越障步态进行了规划;对机器人在不同工况下的稳定性进行分析,建立了机器人安全吸附的数学模型;建立了机器人直行与转向下的动力学模型,分析了机器人的转向灵活性;结合机器人金属立面智能控制需求,对机器人的智能控制系统进行了设计。通过样机平台实验表明,机器人能够实现灵活的主被动越障,具有自适应柔顺运动以及大负载的能力。     

一种基于DSP的移动机器人控制器的开发

针对动态环境下需要对移动机器人进行实时控制的要求,提出了一种以DSP为核心处理器的两轮式移动机器人运动控制器的设计方法,克服了传统单片机控制器存在电路复杂、稳定性低的缺点,该系统充分利用了TMS320LF2407A运动控制器外设接口丰富及运算速度快的特点,设计并实现了运动控制器及驱动器电路,通过PWM控制策略来对直流电机速度控制,实现了对非完整性两轮移动机器人的快速、实时、准确控制,并通过实验验证了该设计方法的可行性和有效性.     

基于坐标变换下的球形机器人稳定平台控制

由于球形机器人内部构件相对于壳体需要保证全方位的运动,所以机器人内部的传感器以及探测设备常因缺乏稳定支撑而无法正常工作.基于此,探讨通过控制的方法使机器人内部形成稳定平台.利用基于能量耗散形式下的拉格朗日方程建立球形机器人前向滚动状态下的动力学模型,并根据实际运动情况对所推导的动力学方程进行线性化处理,接着通过坐标变换的方法,使方程在新的平衡点处转化为线性定常的状态空间形式.在整个变换过程中引入平衡摆角和平衡速度两个重要概念,为进一步分析机器人运动特征奠定基础.对于动力学方程中出现的循环坐标,采用减少状态变量的方式来保证系统的可控、可观性.针对机器人运动中所需要达到的具体性能指标要求,设计机器人的全状态反馈控制器,可对系统的极点进行任意配置.仿真结果表明了所设计的控制器的有效性.     

基于非完整约束原理的欠驱动机械臂机构的设计

依据现有的非完整约束理论、机器人机构学与控制理论,采用摩擦圆盘运动分解合成机构,提出了一种可在三维空间内运动的非完整机械臂机构,并研究其运动规律.这种三维非完整机械臂机构,既表现出运动约束的不可积性(即非完整性),还表现出运动的非线性和可控性.这类机械臂由于驱动单元数较少,从而降低了机械臂的重量和成本,这种机构对于探索三维复杂非完整机械系统具有重要的科学意义.     

欠驱动机器人手指实验平台的设计

基于三关节绳索驱动的欠驱动机器人手指,设计了手指实验平台.该实验平台由平台机构、平台控制系统和VICON红外光点三维运动分析系统组成.平台机构采用海顿直线步进电机驱动导轨滑块,从而牵引绳索控制手指弯曲和伸展;平台控制系统采用DSPF2812作为主控制器,通过驱动器控制直线步进电机的转动;VICON红外光点三维运动分析系统采用6台VICON红外摄影机对标记点进行运动捕捉,其数据通过VICON资料处理器导出至PC端进行处理.实验平台可以对三关节欠驱动机器人手指进行抓取性能和运动轨迹的分析.     

基于速度交叉耦合的三轮全方位移动机器人多轴协调运动

由于全方位移动机器人运动轨迹通过直线拟和得以实现,依据此特性,在底层运动控制中,针对机器人速度误差进行反向交叉耦合补偿,通过设计合理的耦合误差反馈补偿器,来提高机器人的直线运动能力,充分发挥机器人全方位移动的运动优势,并通过实验验证了该方法的有效性。