仿生机器人的研究状况及其未来发展

随着机器人研究领域从结构环境向非结构环境的扩展,仿生学对它的影响也日益显 著．本文提出了目前仿生机器人研究的两个主要方向,即：运动机理的研究和行为方式的研 究．探讨了这两个研究方向目前的研究状况,并对其未来的发展趋势作了预测．     

无缆式微机器人内窥镜系统的研制及离体实验

研制了一种用基于直流电机的直线驱动器实现机器人仿蚯蚓蠕动的无缆式微机器人内窥镜系统。该系统由无线通信控制模块、PC机、微机器人、无线能量传输控制器和无线能量发射线圈组成,用无线方式来实现人机通信和能量传输,解决了传统机器人内窥镜拖缆带来的肠壁损伤问题。研究工作包括微机器人的运动原理分析,无线能量传输简化模型的建立,无线能量传输原理的推导,以及系统离体实验的实施。实验表明:该微机器人的直线驱动器最大输出力为2.55N,机器人在能量传输范围内驱动电压稳定,满足系统运行要求。微机器人在离体猪结肠和小肠内运行均平稳、可靠。机器人摄像通信模块能够实时拍摄并传送出肠道内壁的图像。该研究为进一步实现人体全肠道无创诊疗奠定了基础。     

微小型电火花加工机伺服系统驱动性能研究

组建了微小型电火花加工机及放电检测和装置性能测试环节。根据电火花放电加工过程工艺要求，对微小型电火花加工机的放电加工过程及其微步距伺服控制系统进行了实测和特性实验。试验结果表明，该系统满足微小型电火花加工机实际微细加工的需要。     

特殊环境移动机器人运动学及工作空间分析

针对特殊环境下危险的工作任务,以关节履带式移动机器人车体为移动平台,设计了一种5自由度机械手,并对机械手的运动学及工作空间进行了分析和仿真。通过对机械手的结构分析,以及模型简化,运用D-H法建立关节坐标系,求得了运动学正解。结合MATLAB软件,使用了蒙特卡洛数值法对机械手的运动学及工作空间进行仿真,得到了机械手工作空间的仿真结果。仿真结果验证了特殊环境移动机器人设计的合理性,满足工作要求。     

基于UML的胃肠动力数据分析系统的开发

统一建模语言(UML)作为广泛接受的语言用于描述软件设计蓝图,用来传递设计概念的可视化语言。胃肠无创检测系统是新一代的胃肠疾病检测方法,胃肠动力数据分析系统软件作为该检测系统的数据分析处理模块,直接影响着最终检测结果的正确与否。简单叙述了UML建模技术,并结合胃肠动力数据分析系统的特点,从需求、建模、设计和实现四个方面探讨了胃肠动力数据数据分析系统。     

一种新的移动机器人环境模型

环境建模是移动机器人路径规划的基础．针对部分 已知或完全未知的环境,本文提出一种基于位置码的四叉树环境模型,通过建立四叉树节点 位置码与其笛卡尔坐标的一一对应关系,将对四叉树的操作转换到位置码空间,从而简化了 对四叉树的操作．文中研究了基于位置码的四叉树的重要操作,并给出了详细的算法;基于 该模型,作者利用A*算法进行路径规划的仿真研究,仿真结果证明了该模型的有效性．     

基于nRF2401芯片的微型图像采集系统

介绍了一种基于无线收发芯片nRF2401的微型图像采集系统,作为内窥镜胶囊的初始原型.采用Pixel Plus公司CMOS摄像头采集数据,通过nRF2401收发数据,接收到的数据通过USB接口传送到主机端还原为图像.重点介绍发送端控制器C8051F311单片机与nRF2401的接口设计和软件实现.     

微型仿生六足机器人的运动控制的软件设计

介绍了一种微型六足机器人的新结构,该设计将直线行进运动与转向运动合理地结合了起来;着重介绍了基于IO板的机器人控制系统VB软件设计,并分析了机器人的运动稳定性和灵活性;最后是实验结果和分析;按照文章叙述成功制作了机器人样机——“银甲虫1号”,其大小为：半径3cm,高4．2cm,重49g;实验证明“银甲虫1号”运动灵活可靠,有很好的机动性。     

用于胃肠道机器人的C型组合式无线能量发射线圈的设计与实验

现有适用于胃肠道机器人的无线能量传输系统的能量传输效率低、接收功率低且接收能量的位置均匀性差,无法满足功能复杂的新型胃肠道机器人的能量需求。本文提出了一种新型C型组合式发射线圈结构,通过有限元仿真分析供能单元组的磁感应强度大小和位置均匀性,确定供能单元组中线圈对间距的实验优化范围。最后搭建实验平台,优化供能单元组中线圈对间距,通过系统的能量传输效率、接收功率以及接收功率的位置均匀度对设计进行评估与验证。实验结果表明：当线圈对间距为150 mm时,中心位置的接收功率为1 165.34 mW,系统的能量传输效率为6.08%。系统的平均功率约为1 100 mW,平均能量传输效率达6%以上,接收功率的平均位置均匀度达94%。新型C型结构磁芯以及采用同一时刻只有一个供能单元组工作的组合式线圈结构,极大地改善了系统的接收功率与能量传输效率,并有较高的接收能量的位置均匀性。     

压电驱动微小型管道机器人的研制

根据动力学原理 ,利用逆压电效应研制成功微小型管道机器人样机 ,分析了机器人的驱动原理 ,并据此研制了控制与驱动电路 ,给出了实验结果。样机质量为 4 .5g,外形尺寸为 10× 10× 16mm,可在玻璃管道内上下运动 ,向上运动速度可达2 .3 mm /s,向下运动速度可达 3 .3 mm/s,有望用于微细管道的检测与作业