一种新型自重构模块机器人的机构设计

提出了一种同构阵列式自重构机器人模块单元,该单元具有12个自由度,结构简洁、紧凑,控制方便简单,并且详细介绍了每个模块的机械结构。每个模块利用6个面上的销和孔组成自动锁定装置,通过与相邻模块问的交流和通讯,独立自主实现与相邻模块间的连接、分离。由多个相同模块组成的M-Cubes系统,通过模块之间的相互配合,改变它们之间的连接方式,形成空间任意结构。最后对M-Cubes机器人最基本的变形运动进行了分析,并且利用java3D进行了仿真。     

一种新型自重构模块机器人的设计和运动策略

设计了一种运动类型为网格型、运动空间为三维、被称为M—Cubes的新型自重构模块机器人，介绍了单个模块的硬件设计。M—Cubes模块由一个中心体和6个可独立旋转的连接面组成，中心体内部的驱动电机通过减速器、锥形齿轮、带轮、离合器来驱动6个连接面的转动及每个连接面上销的伸缩。在对模块进行恰当描述的基础上，给出了一种利用驱动函数的分布式控制方法。最后，利用Java 3D对变形运动进行了仿真，验证了该变形方法的可行性和有效性。     

一种新型自重构模块的设计

文章论述了自重构机器人的类型,国内外的发展情况,并提出了一种新型自重构模块。讨论并分析了设计模块机构阶段所遇到的问题,特别是离合器的机构设计,以及必须遵守的两种状态。为了使控制简单,采用开关量控制,把旋转面对接机构设计为差动连接,并对该模块机器人的运动形式和步态作了进一步解释。     

自重构模块机器人的研究与发展现状

自重构模块机器人能够根据工作任务及工作环境的变化而自动改变自身的结构配置，构成与其相适应的最佳构形，完成操作任务，不但扩大了机器人的应用范围，更由于模块的均一性和互换性降低了制造及维护成本，提高了操作的可靠性，介绍了该领域的国内外发展状况，总结了主要研究方法及存在的主要问题，提出了自重构模块机器人的发展方向。     

自重构机器人的基本模块结构设计与分析

给出了一种新颖的点阵晶格型自重构机器人的基本模块，该模块由1个中心体及6个旋转面组成。中心体内由相互正交的6个锥形齿轮组成机械传动结构，完成1个电机驱动6个旋转面转动的功能，旋转面上对称布置一轴和一孔，由旋转面的旋转、前进，完成相邻两模块相应旋转面上的轴插入相应孔中的对接任务。分析了空间模块间的可能运动，并用由3个模块和1个底座组成的自重构机器人系统来说明所设计模块结构的可行性。     

链式可重构机器人单模块结构设计与运动实验

提出了一种新型模块化链式移动机器人机构,它具有可重构、自动变形的特点。单个标准模块主要由中间通孔式连接手臂、履带驱动链传动装置、模块偏转锥齿轮传动装置、模块俯仰链传动装置、连接柄等组成。模块间由偏转关节、连接柄、连接臂和仰俯关节进行连接组合。为提高单个模块的机动性和实现运动自主功能,对标准模块进行了适当改进,单模块机器人采用了履带、轮、臂、腿组合的移动机构,具有三维空间的运动能力。最后对单模块机器人样机在垂直壁障碍、平地支腿、平地转弯、斜坡、楼梯等情况下的运动能力进行了实验,为进一步实现多模块机器人的自重构和环境应用打下了基础。     

可重构环保机器人模块设计

设计了一个可重构机器人模块系统,该系统由行走模块、连杆模块、关节模块、末端执行模块等子系统组成。各子系统中有多种结构及尺寸的模块,能根据工作要求选择不同的模块组合构成所需的机器人,满足实际工作要求,从而达到快速设计制造机器人和降低制造成本的目的。     

混合型自重构机器人的空间构型描述

设计了一种新型的混合型自重构机器人,该机器人由呈三棱柱形的主-从式基本模块组成,每个主模块包括3个主驱动电机及齿轮减速装置,每个从模块包括2个从驱动电机及齿轮-齿条传动装置.基于基本模块的几何特征及空间转换矩阵,描述了该自重构机器人的4种基本空间构型,为机器人的自重构运动打下基础.     

基于模块智能的自重构机器人描述模型

自重构机器人拓扑结构的描述模型是建立自重构机器人系统和设计变形规划算法的基础。本文提出一种有序定点图及其关联矩阵作为描述模型 ,通过各个模块的局部感知信息来表达全局拓扑 ,可以有效表达整体系统中模块的位置关系、连接关系和失效模块的信息。本文建立描述模型的方法可以应用于各类同构模块化机器人系统     

自重构模块化机器人的运动空间及自变形算法

设计一种新颖的同构式模块化自重构机器人系统,该自重构机器人系统的基本模块由1个中心体和6个旋转面组成.根据模块的运动特征及棋盘规则的约束,以Oxy平面为例,分4种情况,研究并归纳出该自重构模块化机器人系统的可能运动空间.利用当前构型重心和目标构型重心之间距离的函数作为驱动模块运动的启发信息,根据每个模块自身的可能运动空间,并结合模块对目标位置的逐步填充方式共同完成系统的自重构运动规划.为了能快速完成该类自重构模块化机器人的自变形任务,定义模块的优先运动系数,规定模块的填充原则,将逐步填充式自变形算法进行一定优化,得出该类自重构模块化机器人系统的自变形方法.最后给出一个16模块自重构机器人系统的变形仿真实例,证明上述方法的可行性.     

Modular structure of a self-reconfigurable robot

This paper proposes a novel, hermaphroditic, and lattice self-reconfigurable modular robot. Each module is composed of a center body—a cubic part and six sides that can rotate independently. There are two holes and two extensible pegs on each side. The rotary motion of each side and the extensible motion of the pegs are generated by a motor connected to a reducer, using a cone-shaped gear, belt, clutch, etc. The structure of the module is compact, and has space to extend further. __________ Translated from Journal of Shanghai Jiaotong University, 2005, 39(6): 877–879 [译自: 上海交通大学学报]     

模块化可重构足式仿生机器人设计

在应用仿生学原理和拓扑理论对足类生物骨骼结构进行简化和模块化分的基础上,开发了一套模块化可重构足式机器人系统,此套系统能够构造出多种不同构形的足式机器人,并且由于采用了均一化的设计,在一定程度上降低了生产成本。     

自由飞行机器人气浮式模拟器设计

为了搭建在轨组装的地面模拟实验系统,设计了一种基于冷气推进、能够自由漂浮的三自由度自由飞行机器人模拟器,并对模拟器的结构设计、气路系统、动力学建模和控制系统进行了研究。采用模块化设计对主体结构进行不同功能的分区,并结合工作原理对模拟器的承载能力进行了分析和实验验证。然后,采用部分解耦的方式对喷嘴进行了布置,进一步设计了整个气路系统,并对影响喷嘴推力的因素进行了理论分析和实验验证。最后,采用牛顿-欧拉法建立了模拟器的动力学方程,联合Simulink和Adams,搭建了控制仿真模型并进行了运动仿真。实验结果显示,模拟器能够承载800kg以上的重量,单方向上能够达到8N的力,整体运行时间能够达到30min。模拟器对参考输入有很好的跟踪效果,能够为超冗余模块化机械臂的地面实验提供可移动载体。     

Docking analysis of two neighboring modules in a self-reconfigurable modular machine

In the paper, the configuration of a novel self-reconfigurable module is presented. It is composed of one cubic part and six rotary sides. There are two holes and two extension pegs in each rotary side. The states of the docking process and constraint between two neighboring modules are analyzed with the geometric method and the contact forces of the docking process are described. At last, two neighboring modules are simulated to finish the docking process.     

基于功能-行为-结构的产品概念模块设计研究

为更好地实现产品的模块化设计,在基于功能-行为-结构的产品概念设计过程中引入模块划分技术,提出了一种基于功能-行为-结构的产品概念模块设计方法和过程模型;分析了根据产品的总体技术目标特征,进行产品功能、行为、概念结构求解与功能分解的迭代过程的产品概念设计分解方法。为描述概念产品,将黑箱法和IDEF0功能描述方法相结合,建立了产品功能-概念结构模型。在此基础上,建立了产品概念要素（功能、行为、概念结构、接口）的相关关系分析方法,进而采用模糊聚类算法进行产品概念要素聚合,以实现产品概念模块的划分。该方法应用于堆垛机货叉机构的概念设计过程,实现了货叉机构的概念模块的设计。     

一种新型模块化可重组机器人的设计与研究

提出了一种模块化可手动重组机器人机构，该机构具有结构简单，控制方便，成本低廉等优点。基于模块化设计，使机器人具有多自由度和灵活的变形能力，可以很好地适应环境的变化，完成不同的任务。通过模块间的分离和对接，可实现蛇形、履带形和4足形等多种仿生结构。通过实验证明，该结构可以通过手动重组能够较好的完成蛇形蠕动、履带形滚动和4足爬行3种运动步态。     

基于ARM的MINISA模块的设计

介绍了基于ARM9平台的嵌入式MINISA模块的开发思路和方法,并在此基础上开发出基于MINISA平台的通讯管理机。事实证明,通过MINISA平台开发新产品,不但可以加快新产品的开发进度,而且可以降低产品的成本。     

一种蠕动式管道机器人的设汁

提出了一种新型蠕动式管道机器人,分析了驱动机理和管道通过性。这种蠕动式管道机器人分为左右两个部分,两个部分通过柔性软轴连接。它的结构简单,仅采用一个电机既可以实现管道内的蠕动行走。制造成本低,且控制方法简单可靠。这种新型结构的管道机器人在工业管网检测领域有着广泛地应用前景。