自主导航巡逻机器人的行走系统研究

研制了巡逻机器人的行走系统，包括导航系统和双电机驱动系统和控制系统。首先介绍了巡逻机器人的导航系统，包括循线子系统和超声波测障子系统，然后研究了机器人的驱动系统，包括转速检测子系统和驱动电路子系统，最后介绍了行走系统的控制系统结构。根据实验结果证明系统性能良好。     

基于切比雪夫机构的六足机器人研制

因足部能抬起离地，足式机器人的越障碍能力强，能适应复杂的路面，具有良好的应用前景。但由于控制技术、平衡性和稳定性等的限制，目前足式机器人仍处于实验室研究阶段。研制一种六足行走机器人，其本体是基于切比雪夫原理的二十杆机构，通过活动结点连接，在电机驱动及电路控制下，实现前进、后退、爬坡、翻越障碍、躲避障碍、转弯等智能化的功能。试制出样机，并进行实验验证。结果表明：该六足机器人稳定性强、行走快速，能在崎岖不平的路面行走；成本低，具有良好的市场前景     

行走机器人控制策略研究

针对设计任务，制作了行走机器人。首先研制了机器人的控制系统，机器人控制系统采用集散式控制方式，由1个上位机单片机和3个下位机单片机完成控制任务。根据机器人的使用特点，制定了机器人的控制策略，编写了机器人的控制程序。     

RGB传感器制导AGV的行走策略研究

对RGB传感器制导的轮式机器人的几种典型的行走路径提出了相应的行走策略，从而形成AGV行走的控制策略。这种方式提高了AGV的行走精度，减少了传感器数量，使AGV的控制简单、制造成本降低。     

自主吸尘机器人的一种避障算法

本文针对自主吸尘机器人结构与功能的具体情况，分析讨论了机器人绕避障碍物的算法。此算法可以使机器人绕过障碍物后仍能按原路线的延长线继续前进，这就保证了机器人行走路径的规则性和吸尘的高效性。     

跳跃式机器人研究

为了满足特种作业的要求，设计了一种既能跳跃又能行走的特种机器人。此机器人体积小，运动灵活，利用气缸作为跳跃机构，跳跃高度最高达0．8m。而且可以通过远端无线遥控机器人的运动。     

井下巡检机器人浮动式移动底盘设计与分析

为提高巡检机器人行走稳定性及越障性能,解决煤矿井下非结构化和复杂未知环境的安全巡检问题,提出一种浮动式巡检机器人移动底盘的设计方案。阐述巡检机器人浮动式移动底盘的结构设计及工作原理,分析巡检机器人越障过程,推导巡检机器人质心位置,得到越障高度与移动底盘位姿关系。运用ADAMS建立巡检机器人虚拟样机,模拟机器人在井下各种复杂路面行走及越障过程。结果表明：所设计的浮动式移动底盘提高了巡检机器人在井下复杂路面行走的稳定性,使巡检机器人具有平稳运行及良好的越障能力,进一步验证了井下巡检机器人浮动式移动底盘设计的可行性。     

排爆机器人控制系统设计及其网络化

介绍了排爆机器人控制系统，该系统可分为小车的行走控制和机械手的运动控制两部分。小车的行走控制需要进行“路径规划”以实现小车避障和向目标物（可疑爆炸物）靠近，而机械手的运动控制需要进行“轨迹规划”以避开障碍物实现避碰，顺利抓取、搬运目标物。此机器人控制系统是开放式系统，实现了智能化和网络化。远程管理机房电脑可以显示现场机器人手爪、目标物、障碍物。     

气驱爬壁机器人设计与计算

本文通过对爬壁机器人技术国内、外现状的分析，探讨了水冷壁管爬壁机器人在行走方式、吸附方式和推动方式的设计思路，介绍了步进电磁吸附气动机器人的工作原理，并对吸附电磁铁进行了设计和计算。     

行走助力机器人研究综述

介绍了国内外行走助力机器人的研究现状,对助力机器人的结构、控制系统、传感器系统等涉及的关键技术进行了分析,指出了现有机构存在的问题,并探讨了行走助力机器人未来的发展趋势.     

微型爬壁机器人研究的关键技术

首先论述了微型爬壁机器人的发展背景及与传统爬壁机器人的区别。然后对微型爬壁机器人研究的国内外现状及关键技术做了详细分析。     

电厂钢结构除锈爬壁机器人的设计与分析

设计了一种电磁吸附履带式除锈爬壁机器人,可实现对狭窄立柱、横梁等电厂典型钢结构的高空喷砂除锈并回收砂粒。通过建立爬壁机器人沿钢结构壁面喷砂除锈的静力学模型和动力学模型,推导出爬壁机器人向上爬行的电机启动转矩和工作转矩,为电磁铁和电机的选择提供理论依据。利用MATLAB进行计算仿真,获得机器人不沿壁面下滑时吸附力与静摩擦因数、钢结构壁面倾角的关系,讨论了机器人不发生倾覆时摆臂摆角、壁面倾角对吸附力性能的影响。分析结果表明,当钢结构壁面倾角为21.8°,且静摩擦因数为0.4时,机器人所需的磁吸附力达到最大值。当机器人单侧履带的电磁铁数量为20块时,选择吸附力大于54.37 N的电磁铁安装于履带上,机器人不会出现下滑和倾覆,可以保证机器人爬壁的安全性。     

基于NMPC的仿人攀爬机器人运动优化

针对仿人机器人攀爬的实时运动生成问题,提出一种基于非线性模型预测控制(nonlinear model predictive control,NMPC)方法,能够综合优化路径和肢体运动。该方法将攀爬任务视为一个机械约束的NMPC问题,并使用了基于墙体图的状态相关权重和势函数。在每个采样时间点根据墙体信息和机器人的状态进行计算获得控制输入。此外,还提出了为NMPC在线配置性能指标的视距评估方法。研究结果表明:随着视距的减小,控制输入的计算时间也随之减少,有效降低了计算成本;与将墙体上的所有支撑都纳入视距范围的情况相比,攀爬时间最多能减少36.4%,有效适应了复杂的墙体模型。     

基于PLC的对称式爬壁机器人的设计

针对壁面作业的特殊性,爬壁机器人必须具备吸附和移动两个基本功能,设计了一种气压驱动、真空吸附、灵活移动的对称式爬壁机器人。该机器人主体部分由有机玻璃构成,既可以减少机器人的质量又可以增加机器人的整体刚度;主要部件是气缸和真空吸盘,采用三菱FN系列PLC控制,由X方向和Y方向上的主气缸及Z方向上的副气缸相互配合完成本体移动、吸盘组吸附和脱离及其他辅助功能。通过对机器人的整体控制实现机器人作业,可降低人工工作的劳动强度,防止工人在壁面作业时出现安全事故。     

针对风电机维护任务的爬壁机器人设计与研究

针对风力发电机检测和维护工作的日益增多,为避免工人高危作业,设计出了一种新型风力发电机检测和维护任务的爬壁机器人。分析了该机器人对风力发电机进行检测和维护工作的实际意义;提出了该机器人的设计技术指标和技术路线,并对机器人的基本功能方案做了重点分析,确定出了机器人的机械本体结构,为防止吸附失效,建立了机器人克服沿壁面脱落、倾覆及吸盘泄漏等几种危险状态下的力学模型,并进行MATLAB仿真分析,确定出了临界吸附力,为机器人吸附装置的吸附力的确定提供参考依据。     

面向压力钢管维护作业的爬壁机器人焊接运动轨迹研究

介绍一款面向压力钢管维护作业的爬壁机器人,对其运动学特性进行分析。介绍机器人的机械结构和控制系统,然后采用D-H参数法建立机器人运动学模型,构造运动学正解方程,并采用Robotic Toolboox对机器人正逆运动学方程进行求解,在线显示机器人三维仿真图像,分析各关节的位移、速度及加速度曲线,并对机器人末端轨迹进行规划,从而验证了机器人结构的合理性。     

永磁吸附履带式船舶爬壁机器人结构设计

分析了一种永磁吸附履带式船舶爬壁机器人结构及工作原理。通过交流伺服电机驱动的永磁吸附履带机构使机器人能完成垂向爬壁的运动功能。为提高机器人的负载能力和越障能力,结构上采用了新型的永磁万向轮辅助吸附机构和从动轮浮动机构。研究中分析了永磁吸附履带爬壁机构的力学状态。通过对吸附系统的磁力仿真及磁力实验分析,合理设计了永磁吸附履带爬壁机器人吸附单元结构形式和电力驱动系统参数。     

飞机蒙皮缺陷检查机器人系统设计

为实现飞机蒙皮缺陷的自动检查,使得飞机蒙皮检修工作有效进行,研究一种能在飞机表面爬行和进行无损检测的机器人。针对飞机蒙皮非对称变曲率的特点,提出了爬行机器人的总体设计方案,确定了其关键机构及元件,并从安全性角度进行了详细分析,确定了机器人结构参数。设计了电动及气动相结合的控制系统结构,并研制了机器人样机。实验结果表明:机器人工作稳定可靠,验证了设计方案的合理性及可行性。     

水库涵管检测用十字结构全向型管道机器人研究

该管道机器人是为了提高地方水利员人工检测水库(山塘)涵管隐患的工作效率而设计的,做到机器换人,大幅度提高野外检测效率.水库涵管检测用十字结构全向型管道机器人的结构是由一个十字结构作为机器人的基本框架,在十字的各个驱动腿顶端安装驱动轮,可以根据管壁具体地形自适应变化.该机器人的通行平面是管道中心水平面,可以最大限度地避开山塘涵管淤泥问题,且能大幅度提高管道错位越障能力.     

基于半解析法的四足爬壁机器人关节扭矩估算

四足爬壁机器人的足端力和关节扭矩是机器人吸附力设计和关节电机选型的重要依据。在考虑重力和吸附姿态变化的情况下,利用有限元分析足端力和关节扭矩需要重复画网格和仿真分析,工作量较大。结合运动学、静力学和有限元分析提出一种简单且统一的半解析方法估算不同吸附姿态下四足爬壁机器人的足端力和关节扭矩。算例中利用半解析法计算得到84组数据并分析得到不同姿态下最大足端力和最大关节扭矩的变化规律,基于算例结果完成了机器人的吸附力设计和关节电机选型,最后实验测量了不同姿态下机器人的关节扭矩最大值。实验结果表明:机器人吸附力设计和关节选型合理,半解析法计算的最大关节扭矩误差小于8.86%。