绳驱动介入式主动导管的建模与仿真

针对现有介入导管能动性差、操作困难、盲区多的问题,提出了一种动力外置的绳驱动主动弯曲介入导管设计方案。建立了介入式主动导管三维实体模型,利用D—H参数法和几何分析方法建立了主动头端正反运动学数学模型,并基于Mathematica软件对主动导管进行了仿真分析。仿真分析结果表明了所建立数学模型的合理性与普适性。     

主动变径式管道机器人机构设计与性能分析

研制一种具有主动变径机构的圆形管道机器人。设计具有3组独立控制驱动模块的机器人机构,对机器人进行位姿和力学分析,描述了机器人在典型位姿条件下的力学特性。制作机器人实验样机,使用ADAMS软件对机器人进行运动仿真计算,对机器人在管道內部的姿态适应性和摩擦条件适应性进行实验验证。仿真计算和实验研究结果验证了该机器人机构设计的合理性和较好的管道适应性。     

新型导管搬运机器人的静刚度及动态特性分析

为提高航空导管的加工效率,配合数控弯管机进行直管弯曲加工工作,设计了一种新型三坐标式导管搬运机器人.该机器人在搬运导管的工作过程中,其静刚度与动态特性是影响工作质量与精度的重要因素.针对该三坐标式搬运机器人的特点,利用旋量理论求解出该机器人的雅可比矩阵;利用有限元仿真软件对其进行静刚度分析,找出机器人工作的极限位姿,并对该机器人位姿进行模态仿真分析;结合静刚度映射理论对其进行静刚度辨识试验并求解出其刚度矩阵,进行了模态试验;试验分析结果与仿真结果进行对比,误差均不超过10％,验证了所建立模型的有效性.从而保证了搬运机器人较高的工作质量与连续性.     

履带式管道检测机器人行走机构位姿调整分析

针对管道机器人的管径适应性,通过建立数学模型,分析了管道检测机器人行走机构的运动特性,提出了一种新型的管道检测机器人行走机构位姿调整的机构。基于五连杆机构的运动特性,分别驱动五连杆机构的两个连架杆,从而实现管道机器人行走机构位姿的调整。基于ADAMS仿真软件建立了机器人虚拟样机模型,根据优化分析的结果,对位姿调整机构的杆长进行了修正,使得管道机器人行走机构的位姿调整机构满足设计要求。     

5自由度焊接机械手的运动学研究

讨论了一种5自由度焊接机械手运动学仿真问题,建立了专用机械手的位姿方程,详细地进行了此专用机械手的位姿分析,并应用ADAMS对其进行了仿真分析,为物理样机的试制提供了重要数据.     

基于光学动作捕捉的室内移动机器人轨迹跟踪

以基于麦克纳姆轮的全向移动机器人为研究对象，首先对基于标记点的光学动作捕捉系统的定位原理进行研究，然后对移动机器人的驱动原理和位姿误差进行分析，建立运动学模型和位姿误差模型，通过反演法设计虚拟反馈，并结合李雅普诺夫函数构造出具有全局渐近稳定的轨迹跟踪控制器。接着对测试环境和试验样机进行搭建，将光学动作捕捉系统采集的位姿信息反馈到机器人的控制回路中，最后对直线和圆周轨迹进行跟踪仿真。通过在试验样机上实验验证，总结出利用光学动作捕捉系统对移动机器人采集的定位信息，可令移动机器人拥有良好的轨迹跟踪性能。     

一种主被动式辅助腹腔镜手术机器人的运动学分析

从临床应用的角度出发,提出了一种6自由度的主被动式辅助腹腔镜手术机器人.3个主动关节由步进电机驱动.实现机器人末端空间位置的变换,被动姿态关节无驱动安装在小臂末端,在机器人主动关节的带动下实现随动运动,用于手术中腹腔镜姿态的调整,被动姿态关节的设计使机器人更加符合实际手术的要求.建立了腹腔镜的位姿模型并求出了腹腔镜实现锥形位置空间和腹腔镜轴向位移的位姿逆解,运用MATLAB对机器人进行了运动学仿真研究,仿真结果表明,机器人能够很好地完成腹腔镜位姿调整及保持的任务.     

适应于水下抓取作业柔性臂的设计与试验研究

传统关节式水下作业机械臂存在作业灵活性受限、控制复杂等不足，为此，文中提出并研发了一种适应于水下作业、柔索驱动的柔性机械臂。通过采用对角线耦合轮系驱动，实现了一个电机控制两根驱动钢丝，并减少实际所需电机的数量；采用几何分析法建立了柔性臂驱动绳长、关节弯曲角度与末端位姿的运动学关系，并建立柔性臂运动学模型；采用MATLAB软件进行手臂运动仿真，得到柔性臂的仿真姿态与工作空间；通过ADAMS软件对柔性臂进行运动仿真，验证了算法的可行性，确定了手臂关节的最优尺寸。制造出实物样机，对其手臂动作灵活性、柔顺性进行测试，完成了气密性试验和水密性试验，并成功在水下环境对目标物进行抓取，验证了柔性臂机械系统结构的可靠性和可行性。该柔性臂不仅能满足水下环境抓取作业需求，还可以应用于各种受限空间、危险场景的抓取和检测作业。     

水轮机修复专用机器人的位姿分析

在水轮机修复专用机器人虚拟样机建立的基础上，采用D-H法建立了专用机器人的住姿方程，详细地进行了此专用机器人的位姿分析，并运用Matlab之Simulink进行了住姿分析的计算机仿真，得到了位姿分析的数值解。     

大尺寸弱刚性构件对接装配系统轨迹规划

通过对大型弱刚性构件位姿调整系统的运动学和动力学分析,建立了大尺寸弱刚性体在笛卡尔坐标空间与装配系统驱动关节空间之间的位移、速度和加速度映射关系,以及关节驱动力与调姿装配系统惯性力之间的映射关系.为降低弱刚性体在调姿过程中的变形量,提高调姿精度,采用多点支撑装配系统.将定位器驱动轴分为非冗余驱动和冗余驱动两组,对非冗余驱动轴进行基于S型速度曲线的轨迹规划,并通过运动学正反解映射模型对非冗余驱动轴进行同步规划,数值仿真结果表明该方法安全高效.