一种巡线机器人的机械结构设计及运动学分析

高压输电线路沿线地理环境复杂、线路长,经常穿越山河湖泊与密林,使得巡检难度大,耗费成本高.因此,针对110kV高压输电线路,设计了一种轻量化双臂巡线机器人,通过减少机器人整体自由度,减轻机器人自重,降低控制难度,从而使其更加稳定与节能.同时提出一种自主越障方式,能够跨越110kV输电线路上防振锤、跳线等障碍物.通过运用标准D-H法建立了巡线机器人的运动学模型,并在Robotic工具箱中对巡线机器人的越障过程进行建模仿真.通过仿真得到了越障过程中机器人越障臂各关节的运动参数曲线,验证了该巡线机器人连杆参数及越障步态设计的合理性.     

双臂机器人动力学建模与伺服系统控制

针对双臂机器人的手臂运动控制问题,研究了其动力学建模与伺服系统控制算法。首先,对其双臂机械结构进行了分析,总结了各个关节对机器人末端位姿的影响,并且简化了动力学方程更利于实现。其次针对简化后的模型参数采用最小二乘法辨识,最后通过仿真和系统实验,验证动力学计算结果的正确性。再次由机器人动力学和电机动力学建立关节转矩模型进行关节转矩力控制;最后讨论了交流永磁同步电机的建模和控制问题。经过验证简化后的模型一方面等效于直流电机便于设计控制器,另一方面可用于机器人关节转矩控制。     

气动式除冰机器人及其运动学分析

针对传统输电线路除冰方法效率低和安全性差的问题,提出了一种气动式输电线路除冰机器人。该机器人采用三臂对称结构,能够在输电线路上高效除冰并越障行走。在此基础上,采用齐次坐标变换法进行机器人的运动学分析,包括机器人运动学正、逆方向的求解,建立了机器人在越障过程中手臂位姿与各关节变量之间的关系,并在ADAMS环境下对机器人跨越悬垂线夹过程进行运动学仿真。仿真结果和线路运行试验验证了机器人越障的可行性。     

一种双臂四轮输电线路巡检机器人的研制

介绍了一种双臂四轮输电线路巡检机器人系统，机器人系统由地面基站和巡检机器人本体组成，地面控制基站和巡检机器人之间采用无线通讯方式，实现数据与图像的无线传输。详细分析了机构构型及结构特点，机器人由前、后手臂及控制箱体三部分组成，每个手臂上均包括行走机构、翻转机构、俯仰机构、夹紧机构及回转机构，并对机器人跨越防震锤和单悬垂金具等障碍物的越障过程进行了详细分析，采用遥控与局部自主相结合的设计思想，设计了机器人的控制系统，并基于Windows软件平台设计了人机交互平台。试验结果表明机器人具有爬坡角度大，越障能力强，行走时保护性好等优点。     

仿人机器人越障步态控制研究

为了解决仿人机器人在复杂路面的行走问题,提出了一种具有几何约束的机器人越障过程步态规划方法.首先建立其运动学模型,然后分析各个关键阶段机器人的姿态,计算出各关键姿态关节角度的变化,从而规划出机器人越障的整个过程.运用三次样条插值的方法使得各个关键姿态之间各关节运动平滑稳定,并根据规划中的各个运动过程利用MATLAB仿真,获得机器人在越障过程中各个关节的运动轨迹,并通过试验验证,对整个过程中力值以及压力中心进行实时检测,证明在整个越障过程中机器人的压力中心始终落在其双脚支撑区域,从而说明试验方法的正确性.     

履带机器人越障能力优化

为提高大负载双履带式机器人越障性能,研究了一种搭载重型机械臂的双履带式底盘结构侦查机器人。拥有机械臂的双履带式底盘结构机器人为提高越障能力,可以通过利用改变机械臂姿态来优化越障性能。通过理论计算和仿真分析,得出了不同姿态履带机器人越障过程中所需转矩,及越障后地面对负重轮的冲击力,得出了履带机器人最优的越障姿态。本研究对其他双履带式底盘结构机器人提高越障性能和优化越障效果提供了重要的依据。     

双臂仿人灵巧型工业机器人的结构设计

与现有的单臂工业机器人相比,双臂工业机器人能够完成更复杂、更灵巧的动作。根据仿生学理论,以人体手臂关节为仿生对象,通过分析人体手臂自由度和灵巧性,模拟其紧凑、灵巧的结构和功能,对机器人结构的关键参数进行优化设计,并拟定其传动简图,进行电机和主要传动部件的选型和校核。最后利用SolidWorks建立了双臂仿人灵巧型工业机器人的三维模型。     

京剧机器人双臂碰撞检测的研究与实现

对京剧机器人双臂实时碰撞检测的方法进行了研究。首先,通过机器人运动学求出各关节坐标系间的变换矩阵,获得手臂各关节点在机器人基坐标系下的矢量坐标;然后,建立手臂的几何模型,通过几何法实时检测两手臂的最短距离Dmin,并与碰撞发生的临界距离dmax进行实时比较,当Dmin〈dmax时,系统发出暂停信号停止手臂运动;最后利用机器人AS语言,实现了最短距离算法和双臂的通讯,验证了双臂实时碰撞检测方法的可行性。     

主从履带复合式越障机器人粘土坡面行走研究

越障机器人成为当今研究的热点,为了研究主从履带复合式越障机器人的行走系统的稳定性,在开发设计的主从履带复合式越障机器人虚拟样机的基础上,对履带接地比压与沉陷深度的关系和履带板与路面间的附着力进行了详细分析,随后详细研究分析了主从履带复合式越障机器人虚拟样机在20°粘土坡面环境中的行走状态。分析得出样机在行驶过程中主履带链轮转矩和从履带链轮转矩的曲线,这些结果分析表明该样机模型设计的正确性,可靠性。     

输电线路巡线机器人机械结构设计分析

针对为了满足500 kV高压输电线路巡检作业要求,提出了一种新型的巡线机器人结构设计方案。该机器人采用对称式机械结构,由两个完全相同的吊臂组成,再加上中间主梁加两个转动关节连接起来,从而研制了巡线机器人样机,并着重阐述了行走单元、开合单元、压紧单元、旋转单元等四大功能单元。在室外搭建了一个1∶1的比例模拟500 kV输电线路及其障碍物的环境,样机在此环境下,完成了行走和越障实验,验证了机器人结构设计的合理性,越障功能的快速性和稳定性。