适应于楼宇环境下运行的新型机器人的设计

设计了一种具有平面内3自由度全方位移动,并且能够被动自适应越过轮子半径近2.5倍垂直障碍的新型机器人。该机器人采用6个驱动轮控制。车身上采用4个Mecanum驱动轮矩形布置,使其具有平面内的全向移动功能。前、后轮采用全向轮,使其能够在原地转弯和横向移动时候与地面保持滚动状态。6个驱动轮分别安装在机体的攀登机构、爬升机构、稳定机构的高架连杆机构上,使其具有很好的爬楼梯和越障功能。给出了一般结构形式全方位移动系统的运动学模型,并得到其实现全方位运动的必要条件是逆雅可比矩阵满秩。优选出了全方位运动系统的最佳结构布局形式。对整个机器人系统在平面内的直行、横行、原地转弯以及爬楼梯等功能进行了虚拟样机系统仿真验证。     

一种新型的全方位移载平台的运动学分析

根据全方位移栽平台的运动特性,分析了瑞典轮的结构与相应的运动执行功能,并在此基础上设计了新型的全向轮.建立了以新型全向轮为基础的全向运动平台的运动学模型,同时以此为基础分析了全向移栽平台运动时各驱动轮的速度变化规律,验证了使用新型全向运动轮的全向移栽平台的运动可行性,并为平台的控制提供了理论依据.     

一种新型的全方位移载平台的运动学分析

根据全方位移栽平台的运动特性,分析了瑞典轮的结构与相应的运动执行功能,并在此基础上设计了新型的全向轮。建立了以新型全向轮为基础的全向运动平台的运动学模型,同时以此为基础分析了全向移载平台运动时各驱动轮的速度变化规律,验证了使用新型全向运动轮的全向移载平台的运动可行性,并为平台的控制提供了理论依据。     

全方位移动平台运动控制的研究与改进

在全方位移动平台运动学分析的基础上提出了一种Mecanum轮的设计方法,建立了基于Mecanum轮的全方位移动平台运动学理论模型,并对其控制算法进行了研究与改进。     

具有全方位移动和越障功能的新型机器人的设计

设计了一种具有平面内3自由度全方位移动,并且能够在45°陡坡范围内被动适应跨越轮子半径约4倍高度障碍的新型机器人。该机器人采用4个Mecanum驱动轮矩形布置,并分别安装在车体两侧双曲柄、弹簧耦合的越障机构上。给出了一般结构形式的Mecanum四轮系统的运动学模型,并得到其实现全方位运动的必要条件是逆雅可比矩阵满秩。优选出了四轮全方位运动系统的最佳结构布局形式。对越障机构进行了运动学建模以及结构参数的优化。最后,对整个机器人系统在平面内的直行、横行、原地转弯以及复杂地形环境下的越障等功能进行了虚拟样机系统仿真和实物样机功能测试。     

一种履带式全方位移动平台的设计与运动学分析

针对轮式全方位移动平台在工程应用中存在振动大及路面适应性差等问题,基于Mecanum轮及传统履带的结构,提出全方位移动履带的结构,并分析全方位移动履带的运动机理;基于全方位移动履带,设计履带式全方位移动平台的布局结构,建立履带式全方位移动平台的逆运动学方程,并根据其判断平台满足全方位运动的必要条件;指出履带式全方位移动平台存在转向滑移问题,分析最大转向滑移率与平台结构参数之间的关系,并提出相应的平台设计准则;基于履带式全方位移动平台的虚拟样机,完成样机横向、斜向及中心转向的运动仿真,通过仿真结果验证履带式全方位移动平台可以实现全方位运动,同时验证平台逆运动学方程的正确性从而为平台的运动控制研究确立理论基础。     

全方位轮式排球智能小车的几种典型运动分析

主要根据全方位轮运动学原理,建立麦卡姆型轮运动模型,并对模型进行运动分析.分析了三轮Δ排列时,智能小车分别作曲线运动、双路径运动(Dual-path)时各个驱动轮理论速度变化规律,验证了通用轮式智能小车平面行走的灵活性,并为控制智能小车完成特定运动提供理论依据.     

一种万向车台驱动轮及运动学的研究

万向车台是一种能转向、平移、旋转与全向移动的平台(舞台),突破了传统车台在固定轨道上运行的局限。其采用三轮组合驱动装置,结构紧凑,布线方便,行走灵活,能够实现全方位运动,对一些轮系结构对比、分析,针对其运行环境,设计车台的驱动轮。根据轮系的组合情况分析车台的运动约束,对车台运动学建模,运用相关理论进行运动学分析,运动模式分析,通过分析得出车台整体运动与各驱动件运动的关系。     

基于仿冰壶火炬传递机器人的全向轮运动设计研究

全方位移动式机器人是机器人领域的一个重要分支。在对北京冬奥会仿冰壶火炬传递机器人的全向移动平台设计过程中，以麦克纳姆轮和OMIN全向轮为研究对象，通过建立全向轮运动学模型，对两种类型全向轮的运动特性及布局结果进行对比分析，优化了全移动平台的全向轮结构布局，根据电动机矢量控制理论，通过大量实验测试和不断优化，最终火炬传递机器人按照预设轨迹顺利了完成了冬奥会火炬的传递。     

特殊3-PRS并联机器人运动分析

建立了 P副平行于固定平台法线的 3- PRS并联机器人的运动反解数学模型。分析了当给定运动平台中心法线与固定平台中心法线之间夹角 ,并使运动平台法线绕固定平台中心法线旋转时 ,运动平台中心以及中心法线上一点的运动轨迹。分析表明 ,该 3- PRS并联机器人只能部分满足特定的运动规律要求     

仿生轮腿式月球车运动学建模与虚拟样机仿真分析

根据动物运动的不对称性,设计了一种新型的仿生轮腿式月球车,其移动机构由4个结构相同的轮腿、车体支架以及转向支架3部分构成。在建立仿生轮腿机构坐标变换模型基础上,对月球车移动机构进行了运动学分析,建立了各跨步杆端部的正向运动学模型。基于COSMOS Motion软件对该月球车进行了运动学仿真,给出了移动机构各关节相对于车体质心参考坐标系下的运动轨迹曲线,并对其越障过程进行了虚拟样机运动仿真。仿真表明:该月球车的车身起伏度较小,可以平滑地完成越障跨步动作。     

全向移动平台运动学分析及其自适应控制器设计

在分析Mecanum轮结构及其工作原理的基础上,基于矢量分析法建立了四轮全向移动平台一般形式的运动学模型;针对常规PID控制无法在线自整定及其响应实时性有待提高等问题,采用CMAC(Cerebellar model articulation controller)+PID联合控制策略,设计了全向移动平台嵌入式自适应控制器;进行了直流电机调速MATLAB仿真及实验对比分析,并通过多组典型实验对样机运动性能进行了测试。结果表明,该Mecanum轮全向移动平台运动学模型是合理的,CMAC+PID自适应控制器动态响应速度快、控制精度高、鲁棒性好,样机能在平面内较好地实现横/纵向平移、原地旋转及全方位运动,总体性能可满足工程应用要求。     

一种基于驱动万向轮的全向移动平台设计

设计了一种基于驱动万向轮的全向移动平台,克服了麦克纳姆轮的缺点。其中驱动万向轮内部采用齿轮传动,两个电机分别控制滚轮滚动和转向自由度。整体移动平台采用6轮式布置,两个驱动万向轮设置在本体中间,4个被动辅助万向轮设置在本体4个角落,各万向轮通过悬架结构与本体相连接,提高了移动平台的运动稳定性。通过对主体结构进行有限元分析验证了结构的强度与刚度。最后通过对移动平台进行运动学分析,得到了输入转速与移动平台运动速度之间的关系,验证了移动平台的全向移动功能以及轮子布局的合理性,并为移动平台运动控制和离线编程提供了依据。     

一种Mecanum轮全向移动平台的设计

针对传统移动平台无法满足在狭小空间内作业的问题,在对Mecanum轮结构及其工作原理进行分析的基础上,建立了其一般形式的运动学模型,并基于STM32和模糊PID自整定算法设计了一种嵌入式控制系统。由VB.NET编写了上位机软件,通过蓝牙无线控制平台的运动,并采用模糊PID自整定控制算法实现了闭环控制;经过多组典型实验,结合测距传感器,对该移动平台进行了运动性能测试。测试结果表明:该全向移动平台的运动学模型是合理的,控制系统运行可靠,样机能较好地实现平面内的全方位运动,模糊PID自整定控制算法控制精度高、实时性好,可满足工程应用要求。     

基于ADAMS的Mecanum八轮全向移动平台运动学分析与仿真

针对Mecanum四轮全向移动平台承载能力的局限性,提出了一种由八个Mecanum轮协同驱动控制的全向移动平台。在此基础上,建立了Mecanum八轮全向移动平台的运动学模型,推导了其运动学方程,确定了轮子的转速、转向与平台移动速度和方向的关系,同时运用ADAMs软件进行了仿真验证分析。仿真结果表明,该平台在+x方向,45度方向,绕自身转动方向以及沿45度方向同时绕自身转动方向上运动时,仿真所得平台速度与理论计算结果基本保持一致,验证了Mecanum八轮运动学方程的正确性。该运动学方程的建立,为Mecanum八轮全向移动平台的协同驱动控制奠定了理论基础。     

基于Mecanum轮的全方位移动平台设计及仿真分析

基于Mecanum轮的全方位移动平台可以实现零半径转向,具有工作时占地面积极小等特点。介绍了麦克纳姆轮的基本结构,为解决当前一体成型的Mecanum轮轮毂加工困难及成本高的问题,提出了一种新型的轮毂与辊子支撑架组合定位辊子轴的方式,建立了一种新型的全方位移动平台,拆装方便且有效地降低了制造成本。通过ADAMS软件,在理想空载与满载的情况下,完成对全方位移动平台的运动学建模及仿真分析。     

迎宾机器人轮式移动工作台的设计与控制方法研究

介绍了一款基于AT89S52单片机的迎宾机器人轮式移动工作台的系统设计,并对其运动过程中位姿控制方法进行了研究,建立了该移动工作台的运动学模型。详细分析了移动工作台的几种基本运动形式,即直线行走、原地转动、圆弧运动的实现方式。在此基础上,完成了该工作台的控制系统设计。     

轮式移动机器人运动学建模方法

研究轮式移动机器人运动学建模方法问题。提出用于不规则地形下的轮式移动机器人运动学建模方法——轮心建模法(Wheel-center modeling,WCM)在分析多刚体链式机构运动的速度特性以及不规则地形上轮式移动机构转动角速度特性的基础上,建立车轮轮心速度的矢量表达式,即确立WCM。以六轮摇臂转向架月球漫游车的运动学建模为例,分析各关节转动角速度矢量在车体坐标系下的投影,并根据转动矢量方向在车体坐标系中变化与否,将矢量叉乘的投影写成不同的形式,利用车轮轮心坐标系、轮地接触坐标系相对于车体中心坐标系的齐次变换矩阵中的相应元素,将车轮轮心的速度矢量表达式投影到车体中心坐标系下,建立车体运动学模型,从中阐述WCM的方法和过程,并分析WCM的特点。用试验和仿真验证该建模方法的正确性。     

Mecanum四轮全方位系统的运动性能分析及结构形式优选

设计合理的Mecanum四轮系统能够实现平面上3自由度全方位运动,但不是任意组合的Mecanum四轮系统都能实现全方位运动.为求得Mecanum四轮系统实现全方位运动的条件,分析给出一般结构形式的Mecanum四轮系统的运动学模型.通过解析系统速度逆雅可比矩阵的秩,结合系统的驱动性能和可控性要求,得到Mecanum四轮系统实现全方位运动的条件,即系统满足全方位运动的必要条件是逆雅可比矩阵满秩.对于一个具体的四轮系统.能否实现全方位运动还取决于轮结构参数及系统的结构布局形式.列举出六种具有代表性的四轮结构布局形式,通过对其逆运动学速度雅可比矩阵秩的计算,结合具体结构的分析,优选出四轮全方位运动系统的最佳结构布局形式.     

全方位移动平台运动分析与仿真

介绍麦克纳姆轮的原理结构。理论分析平台下4个麦克纳姆轮的组合情况及不同运动形式,所受到的驱动力大小和方向;运用运动学方程,确定了轮子的转速和平台移动速度的关系;确定了鼓形辊子的尺寸设计方法 ,并且进行了基于AD-AMS软件的运动仿真。