新型三肢体腿臂融合机器人的研制

基于功能仿生原理研制了一种新型三肢体腿臂融合机器人.通过在每个肢体末端配置永磁吸附足和操作器,使机器人可利用肢体分时复用完成移动和操作任务,并具有多种灵活的移动步态和操作方式.通过机器人的基本运动步态实验及操作物品实验,验证了所研制机器人的实用性.     

基于单片机的四足机器人设计

论述了基于单片机的四足机器人的设计,使其能够完成仿生四足机器人的基本动作.文中重点阐述了多路舵机的驱动方法、超声波避障的设计及通过SPI协议驱动液晶显示器.     

基于ROS的移动机器人自主建图与路径规划

为了提高机器人的自主导航性能,设计了基于ROS的移动机器人自主建图与路径规划系统.通过2D激光雷达获取周围环境信息,利用姿态传感器(IMU)获取机器人的姿态和加速度信息,利用Gmapping算法实现机器人的自主定位与建图,利用基于头尾双向搜索的A~*算法进行全局路径规划,采用DWA算法完成局部避障工作.结果表明,所提算法可使机器人完成构建地图以及自主导航任务,提高导航系统的自主性能以及工作效率.     

三维环境下基于反步法的多机器人编队控制

针对两轮式移动机器人在复杂环境下的编队控制问题,提出一种基于虚构领航法和反步法,并结合人工势场法策略的多机器人避障编队算法。首先,详细分析多机器人系统在三维空间下的编队模型,并利用空间投影方法将其映射到二维平面进行分析。其次,将运动学模型转化为链式形式,并通过正则坐标变换,将误差系统形式转换成串联非线性系统。然后运用Backstepping方法构造轮式机器人追踪系统的Lyapunov函数,设计出针对轮式机器人的轨迹跟踪控制器。再结合人工势场法避障策略,完成多机器人复杂环境下的编队任务。最后,通过多机器人轨迹跟踪的两组仿真实验,验证了所提出方法的有效性。     

SCARA装配机器人的应用

结合为完成放射性物质装配任务的ＳＣＡＲＡ装配机器人的设计实例，介绍了该机器人工作原理、控制过程、多个末端执行器自动换接技术，并实现以主－从控制和ＰＴＰ控制两种方式完成作业．     

基于Mirosot平台改进遗传算法避障策略

基于Mirosot机器人平台,考虑机器人自身构造对带球避障的影响,造成实际应用中机器人带球避障效果不佳的问题,首先对机器人构造进行剖析计算,提出机器人旋转限制角度δ;其次,改进遗传算法中的适应值函数,提出机器人带球避障路径规划情况下的适应值因子wk;最终,设计实验验证算法的可行性和有效性.实验分别设计静态和动态两种情况下的机器人避障,结果表明改进后的遗传算法有效降低了机器人带球避障时的丢球率,提高了机器人路径规划中带球避障的效率.     

多机器人系统队形保持方法研究

机器人队伍的运动被划分为正常运动、避障及恢复队形三个阶段,单个机器人的运动划分为避障和向目标运动两个状态.在避障阶段,引入虚拟机器人来使其它机器人保持队形,同时把所有机器人划分成不同等级的集合,避障机器人跟踪邻近高等级集合中的机器人以躲避障碍.仿真实验表明,该方法能有效地避开障碍,并快速恢复原队形.     

改进人工势场法的冗余机械臂避障算法

针对传统人工势场法应用于串联型冗余机械臂避障时无法约束各关节位姿、陷入局部极小后难以逃离的问题,提出一种改进人工势场法.建立冗余机械臂运动学模型,采用线段球体包络盒模型进行碰撞检测.在笛卡尔空间内建立末端引力势场和障碍物斥力势场,在关节空间内建立目标角度引力势场,所有势场共同作用引导机械臂运动.在关节空间内求解虚拟目标角度并采用高斯函数建立虚拟引力势场处理局部极小问题.利用七自由度冗余机械臂进行仿真和实验,结果表明:算法可约束各关节位姿,陷入局部极小后可引导机械臂逃离局部极小,最终完成避障;避障结束时各关节角度最大误差为0.8°,末端平均位置误差和平均姿态误差分别为0.010 m和2.40°,均小于传统算法;避障过程中各关节运动幅度小于传统算法.改进算法可引导机械臂逃离局部极小并完成避障,同时提高避障结束时各关节及末端的定位精度,对冗余机械臂的避障研究及应用具有一定的指导意义.     

轮式移动机器人FastSLAM算法研究

移动机器人在复杂未知环境中精确定位并对周围环境进行地图构建有助于机器人对环境的准确理解,是机器人进一步完成各种复杂智能任务如路径规划和避障等的关键和前提.通过对移动机器人未知环境中定位和地图创建问题进行讨论,设计了一种构建2D可视化路标特征地图的方案,该方案结合单目视觉传感器和里程计的鲁棒感知模型,建立包含世界坐标系下...     

基于“慧鱼”创意组合模型的避障机器人的设计与制作

"慧鱼"创意组合模型包括机械构件、电气构件、传感器、电脑控制器及控制软件,利用"慧鱼"创意组合模型,通过机构设计、软件编程和模块组装等环节,设计制作了避障机器人,阐述了避障机器人的基本结构原理及制作过程,介绍了行走、传感、控制各个单元的的组建原理,编制了软件控制程序,完成了避障行走实验,实现了预期学习目标。     

改善冗余度机器人灵活性的研究

通过研究冗余度机器人系统的灵活性问题,给出一种矢量逼近的控制算法.该算法根据均值定理,利用雅可比矩阵的特征值及所对应的特征向量,构成冗余度机器人的零空间矢量;通过机器人的自运动,提高了冗余度机器人的灵活性.最后,给出一个平面3R 机器人的仿真实例,在收敛速度方面和稳定性方面与其他方法进行了对比.     

用分离空间法解决冗余度机器人的最优规划

通过对冗余度机器人运动学的研究，提出了用分离空间法解决冗余度机器人的最优规划问题。将雅可比矩阵分为基本部分和次要部分，相应地描述机器人运动状态的物理量也分成两部分。在此基础上进行轨迹规划，回避对雅比矩阵伪逆的直接求解。     

四自由度冗余手指的结构参数优化设计

由冗余自由度手指构成的多指灵巧手具有较大的灵巧性,对物体进行微细操作以及抓取特殊形状物体的能力也比非冗余自由度手指构成的多指手要强。对冗余自由度手指的结构设计问题进行了研究,引进了优化设计方法,提出了适用于多指灵巧手的手指结构优化设计的优化目标函数,编制卫优化程序,进行了优化计算,得到了比较满意的结果。最后,用该手指具体设计了一种多指灵巧手,并给出了其三维视图。该录巧手有手掌,具有３个手指,１２个     

7自由度操作手运动学灵活性研究

本文研究了机器人冗余式操作手运动学问题。应用广义道理论分析了冗余式操作手逆运动学解,在操作空间分析的基础上,指出了7—D操作手构形的灵活性判据——σmin,即Jacobian矩阵的最小奇异值,并用于选择操作手的最优工作位置、构形。     

回避障碍和关节极限二元准则的冗余度机器人运动学逆解研究

为解决梯度投影法求解回避障碍和关节极限下运动学逆解过于严格优化反而限制运动灵活性的问题，首先通过障碍边界约束化建立了通用多边窗口障碍回避作业准则。并根据作业函数对关节角导数的正负变号情况分别定义加权系数，进而引入较为合理的加权系数矩阵，得到了回避障碍和关节极限二元准则下冗余度机器人运动学的加权最小二乘逆解方法。     

冗余复合构型微创手术机器人定位方法研究

根据冗余复合构型微创手术机器人兼具冗余关节和被动关节的特点,提出了一种针对此类复杂多自由度机器人的定位方法。首先分析了机器人构型特点,然后利用D-H法建立了机器人运动学方程,并结合临床实际,确定冗余关节角,将运动方程进行退化,得到合理的运动学逆解和定位角。利用微型磁定位传感器进行被动关节臂实时位形测定,开发出机械臂定位界面,提示操作者进行定位和臂形设置。实验结果表明,定位方法可行,可视化效果好,适于临床操作。     

基于VRML和Java Applet的机器人三维仿真

运用VRML语言对七自由度机器人进行了几何建模 ,把仿真图形嵌入到由JavaApplet建立的用户界面中 ,建立了机器人三维仿真系统 .建立了Java和VRML的编程接口EAI,通过Java多线程实现仿真机器人各个关节的同时运动 .仿真系统可进行机器人轨迹规划、避障模拟、运动学优化等 .     

神经网络在机器人控制中的研究进展

通过对近10年来,国内外学者和工程技术人员在机器人神经网络控制领域中所发表的文献进行分析比较,概述了神经网络在该领域内的研究现状与进展;按照神经网络与机器人不同研究方向的结合,分别介绍了国内外学者在本领域所取得的成功的理论和方法;在当前最新研究成果的基础上,若能将神经网络与柔性机器人、冗余机器人和协调机器人结合起来,将是机器人研究的又一重要方向。此外,神经网络在机器人系统中的实际应用也是今后努力的方向之一。     

农林机器人本体设计与优化

运用机电工程现代设计方法研究机器人多智能体调控技术,构建机器人平台,设计了一种具有冗余自由度、小臂具有可变尺度的变胞功能的执行结构,建立了工作空间正逆问题的数学模型,优化求得最小包容工作空间的主连杆几何参数,实现了农林机器人可扩展性、灵活性和多重构性功能。     

机械臂遥操作控制系统设计与实现

针对机械臂的遥操作控制问题,设计了一种机械臂遥操作控制系统,给出了遥操作系统结构设计和软硬件实现方案,推导了基于位姿分离算法的7自由度冗余机械臂正逆运动学模型。通过仿真试验验证了运动学求解方法的准确性,通过对机械臂实物进行遥操作实验,综合验证了遥操作系统设计的有效性。