模块化机器人结构设计及运动特性分析

针对传统机器人关节在运动过程中的偏转角度、俯仰承载能力受限问题,以提高机器人偏转、俯仰运动能力为目标,提出单电机驱动双轴式、具有大偏转角度特性的偏转关节模块,和基于平行四边形结构及弹簧部件、具有低功耗高承载能力特性的俯仰关节模块,进行了偏转模块、俯仰模块运动特性分析。建立基于新型模块的机器人运动学模型,对比分析相同尺寸及工作条件下新型机器人与基于传统关节机器人的工作空间,结果表明：同等条件下新型机器人工作空间明显大于传统机器人结构,所提出新型关节模块可有效提升机器人运动灵活性。     

多节链式移动机器人单元模块研究与设计

为满足多节链式输电线巡检机器人质量轻、驱动元件少的应用需求,利用柔索驱动质量轻的特点,提出一种新型单电机柔索驱动的单元模块,并给出其支撑端切换方法．然后,设计机器人单元模块具体结构及原理样机,并建立单元机构运动模型．通过单元俯仰运动实验及支撑端切换实验,得出单元俯仰角度与仿真结果一致,且支撑端切换过程平稳．实验结果表明单电机柔索驱动方案能减少驱动电机数量、实现支撑端切换、满足机器人的越障需求．     

新型多臂式输电线巡检机器人机构参数设计

多臂式输电线巡检机器人需具备跨越线路上组合障碍的能力。归纳总结了500kV架空地线上典型障碍及其组合类型。提出一种新型五手臂四单元串联机器人机构,每个单元机构由两个柔索驱动的平行四边形机构串联组成,采用蠕动式越障方案。分析组合障碍环境对机器人参数的影响约束后,以机器人机构悬挂尺寸最小,方便运输携带,整体尺寸最小为目标进行多目标优化计算,得出机构参数。机器人工作空间及越障流程分析证明机器人能够跨越典型的障碍组合,具备适应500kV架空地线障碍环境的能力。     

机器人俯仰关节能耗特性分析

以降低架空线移动机器人能耗为目标,从结构设计角度出发提出一种基于平行四边形机构的机器人俯仰关节,由单电机配合柔索驱动。首先,在考虑摩擦因素的情况下进行了关节受力及能耗分析,分别给出本文关节与传统俯仰关节的能耗计算方法。再分别就多单元串联式机器人俯仰运动、以及架空线移动机器人越障运动的能耗特性,进行了本文关节和传统俯仰关...     

新型双臂巡线机器人越障过程受力分析

巡线机器人越障机构的设计是影响巡线机器人应用的关键技术,新型双臂式高压输电线路巡线机器人的手臂采用了旋转关节并联柔索的复合结构。介绍了巡线机器人的基本结构及相关参数,根据机器人越障机理将其划分为6个主要阶段,建立了每个阶段机器人手臂各关节及柔索的力学模型。通过计算机仿真分析,给出了机器人越障过程中双臂各关节的转矩曲线以及柔索的拉力曲线,结果显示越障过程中双臂各关节的转矩很小,机器人的重量主要由柔索承担,越障过程中力的变化较为平稳。     

三臂式巡检机器人重力平衡及其转向越障方法

提出了一种由4组平行四边形机构串联组成的新型三臂式巡检机器人机构,该机构能够通过调节机器人的姿态来满足越障过程中的重力平衡要求。给出了机器人越障流程规划,并对转向越障中的关键步骤进行了分析,利用二分逼近优化算法搜寻满足重力平衡条件的越障姿态,给出了满足重力平衡约束条件的运动学逆解求取方法,实现了机器人重力平衡约束条件下的转向越障运动。分析结果表明,该新型三臂式巡检机器人具有转向跨越障碍的能力。     

基于改进麻雀搜索算法的平面度误差评定方法

针对在平面度误差最小区域评定过程中易出现陷入局部最优、收敛速度慢和精度低的问题，提出了一种基于改进麻雀搜索算法(ISSA)的平面度误差评定方法。首先，采用具有更好遍历性的Kent混沌映射代替传统的Logistic混沌映射生成初始化种群，以增强算法的全局搜索能力；然后，应用一种基于光学透镜成像原理的反向学习策略以避免算法无法跳出局部最优；选用经典测试函数验证了ISSA算法的有效性，相对于SSA能够取得更好的寻优效果；最后，应用该方法对平面度误差进行评定，并与引用的其它方法进行比较。实验结果表明：基于ISSA算法的平面度误差评估方法用时0.488 4 s能够解得最小包容平面，与应用SSA算法相比减少了0.370 5 s,其计算精度与应用最小二乘法、遗传算法和粒子群算法的平面度误差评定方法相比分别减小了18.032 5μm、2.332 5μm、6.132 5μm。基于ISSA算法的平面度误差评估方法在优化效率、求解质量、计算精度和稳定性上均有优势，可应用于三坐标测量机等形位误差测量仪器。