老人服务机器人机械臂的动力学分析与轻量化设计研究

针对老人服务机器人机械臂的功能要求,提出了一种老人服务机器人的串联型六关节机械臂轻量化的设计方法。建立了机械臂的牛顿-欧拉动力学方程,并利用动力学方程的分析结果,选择了机械臂的直流伺服电机和减速系统等部件。在虚拟样机的基础上对机械臂进行了轻量化设计,包括利用CAD软件设计机械臂机构,利用CAE仿真软件对机械臂进行了静力学和动力学仿真,校验分析结果,选择能够实现机械臂轻量化的机械臂构架的材料,优化构架的结构。     

一种用于机器人手爪的PVDF接触力传感器设计

利用PVDF压电薄膜的压电敏感特性,设计了一种用于机器人手爪的接触力传感器,包括一个电荷放大装置,并建立了数据采集和处理系统。所设计的传感器具有体积小,柔顺性好,信号处理简单的特点。实验分析表明传感器可很好地满足机器人手爪的要求,为机器人手爪提供接触力信号,以实现稳定可靠地抓取。     

多关节欠驱动机器人手爪包络抓取稳定性分析与仿真

研究了欠驱动手爪包络抓取稳定性.定义了抓取构形,推导了关节数和抓取构形之间的关系,采用抓取构形之间的转移难度作为表征抓取稳定性测度指标,给出了抓取不稳的主要原因以及影响包络抓取稳定性的主要因素.通过仿真对抓取不同形状物体时的稳定性,及影响稳定性的主要因素进行了对比分析和验证.结果表明:理论分析和仿真研究结果是一致的,欠驱动手爪包络抓取时存在多种抓取构形是影响抓取稳定性的直接原因,稳定抓取取决于物体形状和初始的抓取姿态,其中物体凸边的线接触的长度是决定抓取稳定的最重要的因素,物体越是接近圆形稳定性越差,当物体和抓取构形比较吻合时,并且都是以线接触相互作用,抓取稳定性最好.     

高速轻型SCARA机器人的机械结构及控制系统研究进展

为了满足小型工业产品高速、精确、稳定的抓取、装配等使用要求,SCARA机器人应运而生。首先从SCARA机器人构型原理出发,分别从驱动布置方式、零部件优化以及动力学分析等角度,详细地阐述SCARA机器人本体的研究现状,然后从SCARA机器人的控制策略出发,分别从运动学分析、参数辨识以及控制方法等角度,阐述SCARA机器人控制系统的发展趋势,并且指出未来SCARA机器人的发展需要解决的一些关键问题。     

基于特征参数度量的相似系统设计及其应用

论述了在系列化产品设计中 ,如何通过检索以前的设计资源 ,进行基于相似特征参数度量的相似系统设计 ,即 :在相似度较大的设计产品基础之上进行简单的修改即能满足所需的设计要求 ,最大限度地利用了原有的设计资源 ,支持了创新设计。     

新型厨余垃圾处理机

随着环境保护的日益提高,厨余垃圾的处理也越来越被人们重视,而且厨余垃圾具有很大的回收利用价值。介绍一种新型厨余垃圾处理机设计,集过滤、干燥、粉碎搅拌、冷凝除臭机构于一体,采用循环热风干燥,利用粉碎、剪切等方法把厨余垃圾快速粉碎成颗粒状饲料。该处理机结构紧凑,操作简单,实现了厨余垃圾的回收与利用,节约了资源,保护了环境。     

悬架模块的动力学建模与仿真

为研究悬架模块的运动特性,更好地进行轨迹规划和提高重力补偿效果,建立了在变速追踪和稳定运动时的3自由度悬架系统的动力学模型。提出了在空间机器人地面试验系统装置中,保证吊丝偏角很小且拉力与物体重力相等,利用加速追踪和运动调整,使得悬架模块中悬架点和悬架物体在水平面中同步运动,实现长时间模拟太空物体运动。利用数值计算方法对所推导的3自由度悬架系统的动力学模型进行求解,并结合所设计装置的参数进行两种不同跟踪方法的对比,仿真结果论证了通过滑动块合理的轨迹规划,可以用悬架模块实现空间飞行器在地面进行微重力模拟试验,也为设计方案时提供了理论指导和验证。     

悬吊式机器人消防炮力学建模与稳定性分析

高层建筑消防难题日渐凸显,悬吊于直升机上的高空消防机器人运行稳定性对气动消防炮的发射精度影响至关重要;针对悬吊式消防机器人的灭火炮发射精准度问题,研究了灭火弹在诸阻力及系统初始扰动作用下的力学机理,通过对炮管发射角度的调节,解决了灭火弹发射系统射击精度不高的问题。建立了灭火弹运行弹道及后效期内系统稳定性模型,算例的分析结果验证了系统方案的可行性,为机器人位姿调整系统参数的设定提供了理论依据。     

基于Cosmos的变形虫运动过程中受力的动态仿真

仿阿米巴变形虫机器人由于能进入名义尺寸比自身更小的空间并运动,于是能完成人类或其他机器人不能胜任的一些工作,如监视、检查、修理、清洁和探测等。在利用SolidWorks建立了参数化变形虫三维实体模型的基础上,使用Cosmos软件对变形虫运动过程以及运动中受力情况进行了仿真分析,研究了变形虫在控制单元的作用下,通过IPMC(离子交换膜金属复合材料)的变形,从而得出变形虫实体的变化规律。     

基于仿生原理的节能减振类人机器人膝关节的设计

通过对人体膝关节结构的研究,设计了一种基于仿生原理的类人机器人膝关节.仿效人体膝关节处的ACL、PCL(前、后十字韧带)及半月板结构,为机器人膝关节设计了节能和减振结构,降低了机器人在迈步期膝关节的峰值驱动力矩,减小了机器人脚着地阶段膝关节受到的冲击,并增加了膝关节的刚度,提高了机器人行走的稳定性.采用NDI公司的Optotrak Certus三维动态测量系统测得人体各关节运动角度与时间的离散点序列,用最小二乘法拟合成机器人行走步态曲线.在ADAMS软件环境下建立虚拟样机模型,对机器人进行了平地行走仿真分析,仿真结果验证了设计的有效性与可行性.