四足机器人轨迹规划及移动能耗分析

步行机器人移动能效率研究有重要意义。针对四足机器人对角小跑步态,对比分析了三种不同足端轨迹的移动能效率问题。将四足机器人的对角小跑步态周期分为摆动相和支撑相,采用D-H坐标法和反变换法进行了腿机构运动学正逆解分析。基于刚体动力学的质心运动定理分析足端接触模型,考虑动态步行中足端与地面间的接触,曲雅可比矩阵建立步行中足端接触力与关节驱动力矩的映射关系,并基于拉格朗日动力学建模法对四足机器人摆动相和支撑相分别进行动力学建模。规划了三种不同足端轨迹,分别为摆线函数、正弦函数和直线函数,对比分析了三种足端轨迹下的运动学和动力学特性。进行完整对角小跑步态周期的能量消耗分析,以移动能耗率为评价指标,对比分析三种足端轨迹的能量消耗,研究四足机器人步高、步距、关节起始角等步态参数对移动能量消耗的影响,为四足机器人的参数优化和轨迹规划提供理论依据。     

气动肌纤维驱动仿生机体类生物变刚度特性分析

四足机器人的仿生机体,大多采用刚性或单自由度机体结构,限制了四足机器人的机动性和灵活性。基于四足生物躯体解剖结构及动态弯曲运动机理分析,设计一种气动肌纤维驱动的刚柔耦合仿生机体,可实现变刚度侧向弯曲。根据仿生机体的结构,分析仿生椎间盘、仿生韧带、仿生肌肉等主要组成要素的刚度,提出一种仿生机体的串并联式刚度模型,建立仿生机体的刚度与气动肌纤维输入气压间的关系,探究在不同驱动方式下仿生机体的局部、整体变刚度特性。设计仿生机体的变刚度测试实验平台,分别开展仿生机体的局部、整体动态弯曲试验,分析其主动变刚度特性。实验结果表明,通过改变气动肌纤维的布置及充气压力,能实现仿生机体的动态弯曲,具有类生物的局部或整体变刚度特性。创新研究的仿生机体及驱动方式,为提高四足机器人的机动性提供借鉴。     

阿基米德曲线形双晶压电执行器的设计与分析

文中开展了具有阿基米德曲线形驱动臂的微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System, MEMS)双 晶压电执行器的设计、模拟仿真以及实验验证。 为验证不同设计的表现,分别设计并制造了全驱动型和半驱 动型压电执行器。 这2 种压电执行器通过商业化的生产工艺制造,与更复杂的 MEMS 系统兼容。 采用有限元 法分析了2 种执行器的位移与驱动力,还开展实验分别测试了 2 种执行器的位移与驱动力。 研究表明,在相 同的驱动电压下,全驱动型压电执行器的性能优于半驱动型压电执行器。 当驱动电压为 110 V 时,半驱动型 和全驱动型执行器的实验测量位移分别约为17 μm 和29 μm,相应的驱动力的实验测量值分别约为 9 mN 和 15 mN,实验结果与有限元分析结果相符。 仿真和实验结果表明文中提出的执行器设计方案是合理的。     

多足步行机器人的研究现状及展望

对美国、日本等机器人研究大国及我国的多足步行机器人研究发展进行了综述，对多足步行机器人亟需解决的问题进行了论述，并对未来可能的研究发展方向进行了展望。     

我国机器人发展历程

在20世纪80年代中期,我国机器人的研究和开发尚处于起步阶段,有200多个单位从事的是低水平的重复研究,我国没有一台机器人产品问世,更谈不上生产应用。     

我国机器人发展历程(企业部分)

前言 在20世纪80年代中期,我国机器人的研究和开发尚处于起步阶段,有200多个单位从事的是低水平的重复研究,我国没有一台机器人产品问世,更谈不上生产应用.国家"七·五"科技攻关计划将工业机器人开发列入了计划,由机械部等机构组织了点焊、弧焊、喷漆、搬运等工业机器人的技术攻关,主要立足于国产机器人的研究、开发和应用,特别是把应用作为考核的重要内容.这样就把机器人技术和用户紧密结合起来,使我国工业机器人在起步阶段就瞄准了实用化的方向.     

基于功能构件分解的机器人模块化设计方法

模块化机器人系统不仅包括模块化的机械硬件,而且还包括模块化电气硬件、控制算法和软件。模块的合理划分与重构是机器人模块化设计的重要研究内容。本文按照功能特征兼顾机器人的结构特征进行模块划分,提出基于功能构件划分的分层结构,即系统层一模块化单元层一功能构件层;并以服务机器人为例说明模块划分原则,具有功能独立性的最小模块单元的功能构件的特征以及识别功能构件的核心逻辑,阐述基于图论的运动学图和矩阵进行模块化机器人拓扑构形表达方法,通过引入接口向量来构造装配关联矩阵详细描述模块间的装配关系,介绍基于旋量理论的模块化可重构机器人运动学自动建模方法。     

机器人系列标准介绍——服务机器人模块化设计总则及国际标准研究进展

本文介绍服务机器人模块化标准的研究背景和模块化设计的标准体系,详述服务机器人模块化设计总则及国际标准研究进展,探讨以标准先行原则推进服务机器人产业发展思路。     

基于边界搜索法的4UPS-UPU并联机构工作空间分析

设计了一种4UPS-UPU并联机构,通过矢量代数法求解该并联机构运动学逆解,给出关节变量与末端位姿间的映射关系.采用边界搜索法分析并联机构定姿态时的工作空间,获得工作空间的三维图形,计算工作空间大小.研究该并联机构的支链长度、动静平台半径和运动副转角等结构参数和运动参数对其工作空间大小的影响,为机构的参数优化及轨迹规划提供理论依据.     

六足步行机足端轨迹规划及仿真研究

在对六足步行机运动学分析的基础上,为了改善步行机的起落特性及步行稳定性,进行了平地无障碍足端轨迹规划。使用摆线函数分别产生足的水平和垂直方向的运动轨迹,用修正摆线函数使其加速度进一步平滑、连续,对各关节的运动轨迹和关节驱动力矩进行了仿真。