攀爬电力铁塔机器人的爬行方案设计

目前电力特种机器人的研究主要集中在巡线机器人方面,用于巡检电力铁塔的机器人还鲜有成果.攀爬电力铁塔机器人爬行方案的设计,是研制攀爬电力铁塔机器人的基础.本文通过分析比较几种爬行机构,结合攀爬电力铁塔机器人的性能要求及工作环境确定了该机器人的一种爬行方案.     

电力铁塔攀爬机器人位姿综合误差分析

针对实验室现有电力铁塔攀爬机器人,分析了影响其位姿精度的主要因素,充分考虑了机器人的基本误差(静态误差和动态误差)以及机器人移动基座偏角误差,建立了机器人的位姿误差分析模型。并依据所建立的机器人误差模型,在MATLAB中进行了分析计算,得到由静态误差、基座偏角误差和动态误差所引起的机器人末端位姿误差,并对多种因素所引起的机器人末端位姿误差进行综合得到机器人的综合位姿误差,这为机器人误差补偿提供了理论依据。     

机器人工作空间求解方法研究及应用

针对机器人工作空间的求解问题,在现有研究方法基础上,将蒙特卡洛法的优点和Matlab的仿真建模功能相结合,提出了一种新的求解工作空间的方法;以Staubli TX60L六轴串联机器人为例,分别用数值法、几何绘图法和本文提出的方法求解出工作空间,进行对比分析,结果证明,此方法不仅不需要考虑复杂的运动学方程,且准确度高、运算速度快。     

电力铁塔攀爬机器人直线推杆机构设计与分析

面向输电系统检测及维护作业的自动化,提出并设计了一种可以在电力铁塔表面自由移动的五自由度双臂关节式攀爬机器人,以期代替人工完成危险的高空攀爬检测作业任务.该电力铁塔攀爬机器人机构紧凑,左右机构对称,创新采用直线推杆机构实现两臂张合功能,此机构可良好支撑机器人双臂,相比传统关节设计采用的大转矩电机直驱方式,大幅度降低了对驱动电机的转矩要求.建立了机构CAD模型.进行了静力学分析,并在动力学仿真软件Adams软件环境下进行仿真.通过和电机直驱关节方法比较,分析和仿真结果均表明采用直线推杆机构可减小驱动电机转矩.样机试验结果表明电力铁塔攀爬机器人系统的设计组成原理合理,系统方案成功可靠.     

新型电力铁塔攀爬机器人的设计及攀爬步态分析

针对现有电力铁塔攀爬机器人存在的结构复杂、稳定性差、越障能力不足等问题,这里设计了一种新型电力铁塔攀爬机器人并对其攀爬步态进行了分析.通过选取电力铁塔主材上的脚钉为夹持对象,采用机械电磁复合手爪夹持方式等创新性的方法,简化了攀爬机器人的结构,提高了夹持稳定性,解决了避障难题.然后使用Workbench对关键受力部件进行有限元分析并利用Robotics Toolbox对机器人的攀爬过程进行了建模仿真,仿真结果表明攀爬机器人机械结构及攀爬步态设计合理,验证了新型电力铁塔攀爬机器人在实际工作环境中应用的可行性.     

应用门循环神经网络的电力铁塔机器人攀爬速度自动化控制方法

电力铁塔机器人攀爬速度一直难以控制,速度过快,机器人容易失去稳定性,导致其从高空掉落下来;速度过慢,则降低巡检效率。针对上述问题,提出一种应用门循环神经网络的电力铁塔机器人攀爬速度自动化控制方法。该方法通过门循环神经网络求取机器人预期攀爬速度,利用激光测速传感器采集机器人实际攀爬速度。计算预期与实际之间的差值,以此为输入,通过构建的模糊PID控制器计算控制量,实现电力铁塔机器人攀爬速度自动化控制。结果表明：与滑模控制、鲁棒控制、PID控制三种方法相比,所研究方法应用下,杰卡德系数更大,说明该方法控制下机器人攀爬速度更接近预期,控制精度更高。     

输电铁塔攀爬机器人夹持机构设计

针对输电铁塔危险部位的检修工作,设计了一种新型攀爬机器人;根据攀爬机器人的运动环境和夹持方式,设计了一种由磁吸附和机械夹持结合的复合结构,以保证夹持的可靠性和准确性。该夹持手爪由一个电机驱动,通过齿轮传动带动螺旋升降机上下运动,从而实现爪部对角钢的夹紧;同时,通过电磁铁吸附角钢,实现对角钢的双重夹持,可有效抵御攀爬机器人在铁塔上的坠落危险。介绍了夹持机构的设计过程,建立夹持机构的三维模型,对其进行了静力学分析和仿真;并通过实验验证了其合理性。     

基于三种方法的油罐清洗机器人工作空间分析

根据油罐清洗机器人的结构特点和各种工作空间求解方法的优缺点,分别采用图解法、蒙特卡洛法和仿真法求解了油罐清洗机器人的工作空间,并从不同角度对3种方法进行了分析比较。结果表明:不同的方法在求解机器人工作空间时适用情况不同,得到的结果也存在误差,在此基础上筛选了不同情况下求解油罐清洗机器人工作空间的优先方法。工作空间的求解为机器人结构优化设计、避障及运动控制提供了理论依据。     

6R型串联机器人工作空间快速求解方法

针对机器人工作空间求解特点,提出了一种基于Matlab中SimMechanics模型并结合蒙特卡洛法的机器人工作空间求解方法.最后与数值法作了实验对比,证明该方法在求解速度上有很大的优势,并且克服了传统方法中对机器人运动学正、反解的依赖.     

一种超冗余机械臂的工作空间求解方法

介绍一种24自由度的蛇形机械臂的结构及运动学特点,分析传统蒙特卡洛法在应对此类超冗余机械臂时存在的不足。引入基于k-NN（k近邻）的点云边界提取方法,改善蒙特卡洛法计算中存在的点分布不均、点云生成速度慢和点云边界提取困难等问题。最后将改进的方法应用于蛇形机械臂的工作空间求解并证实其计算效率及实用价值。     

机器人工作空间求解的蒙特卡洛法改进和体积求取

针对传统的蒙特卡洛法求解机器人工作空间时精确度不够的问题,提出了一种改进的蒙特卡洛法。用传统的蒙特卡洛法生成一个种子工作空间,基于标准差动态可调的正态分布对种子工作空间进行扩展。在扩展过程中设定一个精度阈值,确保得到的工作空间中每个位置都能被准确的描述。基于得到的工作空间,提出了一种体元化算法求取工作空间的体积,寻找到工作空间的边界部分和非边界部分,通过对边界部分的不断细化,降低了体积求取误差。为了验证算法的有效性和实用性,以九自由度的超冗余串联机械臂为例,对本文改进的蒙特卡洛法和提出的体积求取算法进行仿真分析。结果表明:采样点数量相同时,改进的蒙特卡洛法生成的工作空间边界光滑,"噪声小";得到精确的工作空间时改进方法需要的采样点数仅是传统方法的4.67%;体积求取算法效率较高,相对误差小于1%;求得的工作空间体积可用于评估机械臂性能,为后续机械臂构型优化奠定了理论基础。     

滑动式爬壁机器人负压吸附机构低能耗设计

为解决目前滑动式爬壁机器人能耗效率低下的问题,将低能耗设计技术应用到负压吸附机构设计中.开展了机器人安全吸附、负压吸附机构流体力学分析,得到了机器人工作负压、流量与吸盘尺寸、密封裙尺寸的关系,建立了机器人总体能耗与机器人尺寸之间的关系,并提出了应用现代计算流体力学方法,在负压发生器即离心风机上进行了流场仿真,对其特性进...     

基于数值算法和CAD的机器人工作空间三维建模

机器人操作臂三维工作空间的精确计算对于它的设计和应用非常重要。文中介绍了一种基于数值算法和CAD的新方法来创建机器人的三维工作空间。该方法采用一种基于随机概率和前向运动学的数值方法,在其主工作空间横向剖面生成由点云构成的3D机器人的平面工作空间,描绘平面工作空间的边界曲线,最后生成机器人工作空间的3D模型。文中用实例阐明了该方法的实用性。     

基于随机概率的机器人工作空间及其面积求解

采用随机概率的蒙特卡罗方法得到了平面机器人的工作空间。由于此方法不用对机器人进行逆解计算，也不必直接对奇异值进行计算，所以非常适于工作空间边界曲线的绘制。本文的另一个目的在于扩展一种简单快速的方法，更有效地确定一般平面机器人工作空间的面积。由于工作空间是由一系列的直线或圆弧曲线构成的封闭图形，所以可以采用矢量法对边界点予以表示，并用窄矩形对面积进行近似计算。最后，对一个平面机构的实例进行了面积计算和比较分析。本文介绍的方法不但简单而且在工程中非常实用。     

基于蒙特卡洛法的DELTA机器人工作空间分析

DELTA机器人是实践中运用最成功的一种并联机器人之一,它依据独特的运动性能在并联机器人市场中占据重要的地位.文中利用蒙特卡洛法及位置正解对其工作空间进行了初步研究,借助MATLAB软件画出了其工作空间三维图及其各坐标轴剖面图,为后续设计打下了基础.     

显微外科手术机器人协同工作空间分析

介绍了自主研发的"妙手"主从遥操作显微外科手术机器人系统,该系统的主手为两个Phantom Desktop装置.确定合理的主手布局对于提高整个系统的易操作性有重要的作用.运用蒙特卡罗法对主手的单个和协同工作空间进行了分析.通过不同布局时主手协同工作空间的对比分析,得出如下结论:当两只主手相对布置、两主手中心点之间相距300mm时,可获得最大的形状规则的共同工作空间.研究结果不仅对改进"妙手"系统的性能有重要意义,而且对于研制开发双操作臂主手也有重要的参考价值.     

一种6自由度装校机器人工作空间分析

针对侧送模块作业特点和装校环境的要求,提出一种结构紧凑具有6自由度的装校机器人。应用D-H法建立机器人各连杆参考坐标系获得D-H参数,并求出机器人的运动学正解。基于随机概率的蒙特卡洛方法,运用MATLAB软件编程,代入求得的位置方程得到整个机器人末端的三维工作空间图。结果分析表明装校机器人工作空间满足装校作业要求,为进一步研究机器人动力学、轨迹规划及实时控制等奠定了理论基础。