六轮全地形移动机器人越障性能分析与仿真

针对六轮全地形移动机器人悬架机构的结构特点,构建了机器人越障过程动力学模型,对机器人的越障性能进行了分析并利用ADAMS进行了动力学仿真。首先对机器人前轮、中轮、后轮的越障过程进行了分析,进而基于达朗贝尔原理建立了机器人越障过程的动力学模型并进行了动力学分析,得出了机器人运动状态对电机输出力矩的影响。然后基于ADAMS仿真软件构建了机器人的仿真模型并进行动力学仿真,为机器人电机选型奠定了理论基础。最后移动机器人越障性能实验表明,六轮全地形移动机器人可以爬越楼梯等垂直障碍,为提高机器人适应复杂地形环境的能力提供理论依据。     

一种关节式履带移动机器人的爬梯机理分析

通过对自主研制的具有前关节臂履带式移动机器人爬梯机理的分析,提出了同种结构机器人实现连续攀爬楼梯的必要条件,并规划了机器人的爬梯步态,为同类型机器人的结构设计与优化提供了依据。     

六足机器人爬楼梯步态规划

楼梯是移动机器人工作环境中最常见的复杂障碍物之一,也是衡量机器人在非结构化环境中推进性能的一项重要指标。因此,分析了国内爬楼梯机器人的研究现状,设计了六足机器人AmphiHex的四足步态,计算了四足步态的稳定裕度,并分析了四足步态在不同楼梯中的应用,最后通过实验验证步态规划是可行的,从而为机器人的系统设计和行为决策提供指导。     

具有越障功能的小型地面移动机器人

针对在危险环境下对移动机器人的运动要求，研究了机器人系统的总体设计，提出了一种具有越障功能的小型地面轮履复合式移动机器人，阐述了其机构设计度其实现。分析了谊机器人通过台阶、斜面、楼梯等障碍时的越障特性。研制完成的第一台样机具有结构简单、体积小、质量轻的特点，通过实验验证了该机器人运动灵活，具有很好的环境适应性和越障能力。     

轮腿式爬楼梯移动机器人的设计及运动特性分析

针对非结构化复杂环境对移动机器人的运动要求,结合轮式和腿式移动机构的优点,设计了一种高效、稳定的轮腿式爬楼梯移动机器人。设计了机器人的主要结构,分析了机器人的稳定性及转向性能。平地行走、转向、越障、上下楼梯等实验结果表明:设计的轮腿式爬楼梯移动机器人结构简单,运动灵活,控制方便,控制精度高,不需对运行步态进行预先规划,它不仅可以在崎岖不平的环境中实现快速行驶,而且实现了快速稳定的爬楼梯功能,具有很强的越障能力和环境适应能力。     

复合运动模式四足机器人机构设计及分析

研制了一种轮足复合运动的四足智能移动机器人,该机器人可以步行前进,原地转弯,楼梯爬越,也可在良好路面利用足底轮以较高速度滚动前进。阐述了机器人的机械结构和参数,运动学分析和运动空间描述。利用ADAMS建立了三维仿真模型,进行了多种步态的仿真。得出稳定裕度合适的步态,实验验证了机器人的性能。     

轮履复合式移动机器人设计及越障功能分析

进行了一种机器人行走系统的设计和越障功能分析。该系统采用轮履复合式移动机构,具有直线行走、左右转弯、通过凸台、攀越楼梯、跨越沟槽障碍等优点。从机构本体运动出发,分析了移动机器人各种路况下的通过性,得出其可行性条件。由分析可知,所提出的机器人行走系统适用于探测和救援等复杂环境。     

阶梯攀爬机器人结构及控制方案设计

针对阶梯攀爬机器人工作过程中的楼梯攀爬及避障问题,对阶梯攀爬机器人机械结构、机器人阶梯攀爬方式、差速驱动方式下机器人运动方程进行了分析,对阶梯攀爬机器人行驶过程中障碍物检测、避障控制策略进行了研究;基于模糊控制原理,建立了阶梯攀爬机器人模糊避障规则,提出了一种基于MC9S12XS128单片机以及超声波传感器的阶梯攀爬机器人障碍物检测、避障及楼梯攀爬控制系统,并利用所研制的阶梯攀爬机器人样机进行了机器人避障、楼梯攀爬测试。测试结果表明,基于变形轮与行星轮相结合的阶梯攀爬机器人机构可以实现阶梯攀爬机器人避障及攀爬楼梯的功能,控制系统可以准确、迅速判断障碍物以及楼梯所处位置,并依据所建立模糊避障规则完成避障及楼梯攀爬任务。     

壁面移动机器人吸附方式的研究现状与发展

阐述了壁面移动机器人吸附方式的种类、特点.对三种成熟的吸附方式(磁吸附,真空吸附和推力吸附)的典型机器人进行了列举分析,分析得出三种成熟的吸附方式只适应在大型壁面移动机器人方面的设计需要,并且每种吸附方式下的机器人只能应用在特定的工作场合.结合新世纪对壁面移动机器人的发展的要求和成熟的吸附方式的存在局限性,提出随着MEMS加工技术发展、新材料的研发和仿生微型机器人需要,以无噪音,适应各种材质壁面的干性粘合剂作为一种新型吸附方式和适应小型化、微型化机器人设计的吸附方式是今后壁面移动机器人吸附方式新的发展趋势.     

基于联合运动规划的可变形履带机器人在线翻越楼梯控制方法

楼梯是室内环境中最典型的障碍物之一,其对执行废墟搜救任务的机器人的机动性能提出较高要求。针对机器人翻越楼梯过程中的攀爬能力和稳定性问题,提出一种基于实时状态预测的在线翻越楼梯控制方法,该方法不仅适用于常规机器人,同样适用于异构模块化可变形履带机器人。在对机器人翻越过程中的步态进行联合运动规划基础之上,利用传感器完成楼梯参数辨识,同时对机器人翻越楼梯的基本过程进行阶段划分,并进行运动学和准静态力学分析,针对翻越楼梯过程的各阶段建立模块联合运动协调准则、防止倾翻准则和防止干涉准则,实现机器人翻越楼梯运动的实时在线预测控制。基于可变形履带机器人Amoeba-II平台的翻越楼梯试验验证基于联合运动规划的在线翻越楼梯控制方法的有效性。     

基于ADAMS的六轮自适应越障机器人的设计与研究

针对在复杂环境下对移动机器人的运动要求,设计了具有良好机动性和越障性的六轮腿复合型移动机器人。用静力学方法对机器人进行了稳定性和运动能力分析,运用虚拟样机动力学软件ADAMS构建了自适应越障机器人参数化模型,主要对机器人在两种不同障碍物条件下越障情况进行了分析,获得了机器人各部件和整体的运动学特性曲线,为机器人结构的设计与数值计算提供了理论依据。对机器人样机进行了性能测试,验证了机器人本体结构的可靠性和实用性。     

室内移动机器人激光雷达定位方法研究与仿真

随着机器人与传感器技术的迅猛发展，室内移动机器人在机器人领域的地位举足轻重，因此开展移动机器人的定位方法研究显得尤为重要。文中首先分析室内移动机器人的发展瓶颈及亟需解决的定位难题；然后针对定位技术的短板，分别对三边定位算法和三角定位算法进行理论层面的推导与计算；最后进行了定位算法的仿真试验研究。仿真结果表明：三边定位算法和三角定位算法在室内移动机器人的全局定位中具有较高的定位精度、准确性和可靠性，有效解决了移动机器人在运动过程中定位不准的缺陷，为机器人的全局定位技术奠定了坚实的基础。     

轮腿式机器人设计及其运动特性分析

针时非结构化环境对小型移动机器人的运动要求,设计了一种具有多驱动模式的轮腿式机器人.该机器人采用对称结构,由车体和4个结构尺寸完全相同的独立运动单元构成.研究了机器人系统的总体结构,阐述了其机构设计及实现.分析了其通过台阶、凸台、壕沟、斜面及楼梯等障碍时的运动特性及可包容的地形.研究了机器人具有的转向模式.研制完成的样机具有结构简单、易维护、运动灵活的特点,具有很好的环境适应性.     

弹跳式机器人的发展现状

自主式移动机器人的最大挑战就是运动的灵活性,当前的很多机器人可在实验室的平滑地面上完成复杂的任务,然而遇到不可预测的复杂地形时却变得毫无用处,研制具有穿越建筑物楼梯、碎石、甚至森林和沙漠的弹跳式微型机器人非常困难.文中介绍了国内外弹跳式机器人的研究现状,并展望了我国弹跳式机器人的发展前景.     

六轮腿复合型移动机器人越障分析及机构设计

面向无人化复杂野外环境考察及勘探的需求,以设计具有良好的机动性、通过性的自动勘察机器人为目标。进行了六轮腿复合型移动机器人本体的抗倾翻能力分析;选取了两种典型障碍沟和坎,对六轮腿复合型移动机器人本体的越障过程进行构型分析;进行了六轮腿复合型移动机器人本体的机构设计研究,重点设计了一种可以主动转动又能被动柔顺的轮腿复合移动机构;进行了机器人性能测试试验,验证了机器人本体的可靠性和实用性。     

楼梯及地面扫拖一体机器人设计与研究

针对目前大部分扫拖机器人没有楼梯清洁功能的问题,设计了一种楼梯及地面扫拖机一体机器人.该机器人设置了3个高度可相对运动的模块,其中一侧模块采用吸尘方式实现扫地功能,另一侧模块基于中心对称的曲柄滑块机构设计完成拖地功能,中间模块基于皮带轮传动完成对两侧模块的升降功能,以实现机器人顺利攀爬楼梯.对机器人使用的电机进行计算并选型,然后采用有限元分析法对机器人的关键部件进行了强度和刚度校核,分析结果表明,所设计的机器人结构可满足使用要求.最后对该机器人进行了清洁试验,结果表明其能够平稳完成楼梯及地面扫拖任务,实现有效清洁,节约人力资源,改善生活卫生状况.     

球—轮复合可变形机器人的结构设计与分析

设计一种将球形机器人与轮式机器人运动特点相结合的可变形移动机器人。该移动机器人可以适应多种复杂的地形环境,自身几何形状发生变化以实现球形和轮式机器人互换。球—轮复合型移动机器人的机构系统由可变形球壳、球体推进装置和轮式驱动装置组成。通过对可变形球壳的拉伸和收缩实现球形和轮式机器人之间的角色交换。运用理论推导和参数优化等方法对球—轮复合型移动机器人中的变形球壳、车轮、和驱动重摆的结构尺寸进行分析,并通过仿真试验验证了机构尺寸参数选择的合理性,为该复合型移动机器人的机构设计提供了理论依据。最后通过实物试验验证,证实了该移动机器人实现的可行性。     

移动机器人导航方法的分析与研究

移动机器人导航是机器人理论与应用研究技术的核心。文章根据移动机器人导航技术的运用,将移动机器人导航方法分为两大类:非主动导航与主动导航,并且对不同的导航方法进行了分析和研究,进行了总结。     

核环境下关节式履带移动机器人设计与研究

分析了一种可用于核环境下的关节式履带移动机器人,阐述了用于核环境下关节式履带移动机器人的特殊要求及能满足该要求的运动机构.分析了机器人爬坡、越障、跨沟、爬梯等运动过程.建立机器人杆件坐标系,通过齐次坐标变换建立了机器人的运动学模型,并对正运动学及逆运动学分别进行了求解,为核环境下关节式履带移动机器人的动力学分析求解及设计打下了基础.     

全方位移动机器人研究综述

全方位移动机器人具有平面内三个自由度,可以沿任意方向平移和绕中心旋转,适合工作在空间狭窄有限,对机器人机动性要求高的场合。介绍了国内外全方位移动机器人研究的历史及现状,对全方位移动技术、运动控制、多传感器信息融合等关键技术和核心问题进行了分析和讨论。最后,对全方位移动机器人未来的发展方向进行了展望。