复合运动机器人及运动参数优化

介绍了复合运动机器人的概念及运动原理.由于运动参数对机器人运动速度和协调性有着很大的影响,故针对机器人两腿直线滑行时的运动建立等效数学模型,采用遗传算法对腿部运动参数进行优化,获得以稳态速度最大为目标函数的最优参数组合,为后续的控制工作提供了依据.     

绝缘子检测机器人的稳态运动特征分析及结构优化研究CSCD

绝缘子检测机器人能实现超高压输电线路绝缘子的自动快速检测,是国家电网持续安全运行的重要保障装备。针对绝缘子分布电压检测机器人结构和攀爬机构,以结构和机构的轻量化为研究目标,联系分布电压检测机构的工作频率,分析检测机器人沿绝缘子串轴线的间歇运动特征,融入各类环境因素载荷,建立绝缘子检测机器人机构和结构的载荷组合数学模型。基于基体材料的绝缘特性,赋予机器人PPS绝缘新材料结构,以有限元方法对其进行优化仿真分析。分析结果表明,采用PPS新材料的机器人拥有良好的电绝缘性能,且力学性能满足攀爬运动和检测精度要求,具有较高的工作稳定性、野外作业的便携性和较强的续航能力。     

基于计算机软件的摄影机器人底盘结构优化设计

应用SolidWorks三维机械设计软件中的静力学算例、设计算例和拓扑算例对摄影机器人的底盘结构进行优化设计。对原有的摄影机器人底盘结构进行三维建模和静力学应力分析,确认厚度尺寸偏大,导致底盘质量偏大。应用设计算例对摄影机器人底盘的厚度进行寻优,根据寻优结果重新设计底盘模型。对重新设计的摄影机器人底盘模型进行拓扑计算,得到材料分布结果,并根据材料分布对底盘结构进行优化。通过结构优化,有效减小了摄影机器人底盘的质量。     

基于响应面法的饲喂机器人螺旋输送轴结构优化

以羊只饲喂机器人为研究对象,基于响应面法对输送机构的主要构件螺旋输送轴的结构进行优化.对螺旋输送轴进行受力分析,应用SolidWorks软件建立螺旋输送轴三维模型,采用响应面法建立响应面模型,通过多目标遗传算法得出在螺旋输送轴轴径为50 mm,螺距为140 mm,叶片厚度为2.7 mm的条件下,螺旋输送轴的质量减轻、体...     

6自由度并联机器人结构参数的优化

由于６自由度并联机器人结构参数的选取对刀具所加工的活动空间、加工过程中六条腿的受力、以及速度都会产生影响,所以如何选取结构参数是一个很重要的问题。本文求解了在刀尖点活动空间达到指定范围的基础上,使六条腿的受力、速度、尺寸值达到综合最小的最优的结构参数。     

机器人多指灵巧手的结构型式的优化分析

本文对目前已经制造出的几何典型的多指灵巧手的结构进行了分析,对多指灵巧手结构形式上的几个主要方面进行了优化分析,提出了完成一任务的通用的多指灵巧手的最优结构型式,并对其进行了具体的结构设计,给出了三维视图。     

基于CATIA的直角机器人零部件参数化建模

以4自由度直角搬运机器人结构模型为基础,研究了直角机器人主要零部件的参数化建模方法。针对不同生产线的实际需求,结合CATIA虚拟设计技术和知识工程技术,解决了直角机器人三维模型的快速生成问题;采用CATIA V5R19建立三维标准零部件库,设计者只需根据用户要求,结合机器人相关的设计计算,选取设计参数,就可获得相应的结构参数,实现零部件的选取和自动生成功能。     

一类新的冗余度机器人关节运动优化方法

针对冗余度机器人机构的关节运动优化进行研究.在机器人力可操作椭球及方向可操作度的基础上,定义冗余度机器人力方向可操作度,以力方向可操作度为性能指标,给出了冗余度机器人关节运动优化的一种新方法.与基于伪逆的优化结果比较,本文优化使得机器人力方向可操作度达到期望值的时间明显减少,在给定方向上力的传递性能得到改善,且能避免奇异.     

腿轮式机器人的运动原理及参数优化

分析了一种腿轮式机器人的运动原理，基于腿轮式机器人的运动参数对机器人的运行性能有较大影响，提出采用遗传算法进行参数优化设计。给出了遗传算法的具体寻优步骤，并得到了最优解，为机器人的机构设计和运动控制提供了理论依据。     

一种并联机器人机构及其运动分析

介绍了一种空间3自由度并联机构3-PUU,该机构有动平台、定平台和三个连接支链组成,动平台相对于定平台有2个转动和1个移动.该机构动平台和定平台之间的连接全部由万向铰链完成,结构简单、对称,刚度高,控制简单;P副水平布置,动平台重力由导轨承担,丝杠轴向受力小,刚度好;相对于3-PRS两转一移机构,绕x和y轴允许摆角;与3-UPU机构相比,工作空间大.文中建立了运动学方程,计算了该机构的自由度,给出了位置解和Jacobi矩阵,进行了奇异性分析,为该机构的应用打下了基础.     

新型抓胎机械手结构优化及动作分析

针对目前传统抓胎机械手在取胎过程中易发生胎坯变形不对称和变形量大的问题,对抓胎机械手取胎过程中影响胎坯纵向和横向变形的主要因素进行了研究,提出了定位内撑一体的抓取方法;并结合实际工作要求,从抓胎机械手动力学参数设计角度出发,优化设计出了新型内撑抓胎机械手,利用动力学仿真分析软件ADAMS对新型机械手内撑机构工作位置的运动及动力学特性进行了仿真分析,通过有限元柔性体分析方法,对3种抓胎机械手取胎时轮胎胎坯变形量的大小及分布情况进行了对比、验证。研究结果表明:新型机械手能够实现胎坯定位、内撑取胎的功能,并且对取胎过程中胎坯存在的变形不对称和变形量大的问题均有明显改善。     

蛇形机器人的机构设计及运动分析

蛇形机器人以其独特的身体结构和运动形式能够适应各种复杂环境。为了验证蛇形机器人的运动能力,设计了一种前进中可做周期性运动的蛇形机器人,重点讨论了其关节机构的设计和运动原理;通过建立蛇形机器人运动的数学模型,并结合其运动的周期性,详细分析了三连杆模型的运动步态特性。研究结果表明,三连杆运动步态提高了蛇形机器人的运动能力。     

四足爬行机器人步态分析与运动控制

为了实现液压作动的四足步行机器人的稳定行走,根据运动稳定裕量原则规划四足机器人的直行步态,保证三足支撑机体时稳定裕量为100 mm;针对液压缸运动加速度突变导致机体冲击振动的问题,提出了利用S型曲线作为各自由度的运动位移控制规律的方法。按照JQRI00型四足步行机器人原理样机的结构建立了虚拟样机模型,应用仿真软件对所设计步态进行了仿真,分析了步态的运动学、动力学特征和位移控制方法的运动特征;在四足步行机器人原理样机上进行了试验,并将试验与仿真结果进行了比较。研究结果表明,所设计的机器人步态可行,保证了机器人具有较好的行走稳定性;将S型曲线用于位移控制,消除了液压缸运动加速度的突变,进一步提高了机体运行的平稳性。     

遗传算法优化的线性二次型调节器控制下3-UPS并联机器人稳定性分析

通过对3-UPS并联机器人进行动力学建模与状态空间分析,基于遗传算法(GA)优化的线性二次型调节器(LQR)控制方法对其进行控制仿真,结合多体系统振动理论,并运用MATLAB软件和ADAMS软件联合仿真,分别对该并联机器人在动平台施加外部载荷、定平台施加随机振动,以及动、定平台施加复合干扰3种情况下机器人的末端稳定性进...     

差动式自适应管道机器人的设计与运动分析研究

针对管道机器人过弯时驱动轮与管壁间的相对滑动问题以及机体对管径尺寸的适应问题,设计了采用单电机进行驱动并具有自主差动特性和自适应变径特性的管道机器人。分析了机体差动机构的传动特性,从理论上推导了管道机器人变径机构工作状态时的受力方程,得到了机器人运行时驱动轮与管壁之间的力学关系式。构建了机器人在管内的运动位姿模型,并研究了机器人在不同位姿条件下的模型中各个变量之间的对应关系。分别建立了管道机器人在弯管和变径管中运行的虚拟样机模型,最后通过仿真实验对管道机器人的自主差动特性和自适应变径特性进行了验证。研究结果表明,管道机器人可以无干涉地通过弯管,在变径管中运行时也能有效地实现自主变径,并展现出了良好的驱动性能。     

一种步行机器人结构分析

在介绍混合输入五杆机构输出轨迹可调的基础上，将混合输入五杆机构用作步行机器人腿部机构来提高其步行能力与柔性；同时将机器人控制系统、元器件、传感器密封在机体中，通过动密封轴传动驱动腿部机构实现步行，从而增强步行机器人的环境适应性。     

3P3R型磨削机器人的结构参数计算与优化

针对设计机器人中考虑到灵活空间需要包络整个工件,灵活空间的大小受到机器人结构尺寸与磨削机和机器人的摆放位置影响等问题,提出了3P3R的结构构型,并对该机器人结构参数计算与灵活空间等方面进行研究。首先给出了运用旋量建模方法的运动学分析,后又将待加工的工件模型进行了简化,在总结前人工作的基础上,参考加工实际情况,提出了虚拟球的概念,针对特定的的加工工件设计机器人的尺寸,重点讨论了机器人与砂带机位置参数的计算方法,给出了详细公式推导与计算流程图,对于整个磨削系统的结构计算进行了系统综合,运用蒙特卡洛方法对于机器人的灵活空间进行了验证,并在Matlab平台上进行了编程实现。最后,研究结果证实,该优化算法具有可靠性与实用性;同时这种逆推机器人结构参数并优化的方法也可应用到其他机器人的结构设计中。     

Development of a masticatory robot using a novel cable-driven linear actuator with bidirectional motion

Masticatory robots are an effective in vitro performance testing device for dental material and mandibular prostheses. A cable-driven linear actuator (CDLA) capable of bidirectional motion is proposed in this study to design a masticatory robot that can achieve increasingly human-like chewing motion. The CDLA presents remarkable advantages, such as lightweight and high stiffness structure, in using cable amplification and pulley systems. This work also exploits the proposed CDLA and designs a masticatory robot called Southeast University masticatory robot (SMAR) to solve existing problems, such as bulky driving linkage and position change of the muscle’s origin. Stiffness analysis and performance experiment validate the CDLA’s efficiency, with its stiffness reaching 1379.6 N/mm (number of cable parts n = 4), which is 21.4 times the input wire stiffness. Accordingly, the CDLA’s force transmission efficiencies in two directions are 84.5% and 85.9%. Chewing experiments are carried out on the developed masticatory robot to verify whether the CDLA can help SMAR achieve a natural human-like chewing motion and sufficient chewing forces for potential applications in performance tests of dental materials or prostheses.