模糊神经网络信息融合在移动机器人导航中的应用

提出一种基于模糊神经网络的多传感器信息融合方法,并将其用于自主移动机器人导航避障.采用多个超声波及红外传感器探测障碍物的距离和方向,用CCD摄像机来跟踪目标.经过模糊神经网络信息融合后,实现了机器人对障碍物和环境类型的识别以及无冲突的运动.试验表明,该方法能够实现机器人的安全避障.     

基于模糊算法的水下机器人路径规划研究

针对水下机器人的工作环境的复杂性与不确定性,为了提高自主式水下机器人与外部环境交互及自主航行的能力,结合视线导航原理与模糊控制算法,提出一种未知环境下水下机器人的局部路径规划策略,可实现机器人的实时避障功能。利用测距声呐、短基线系统对环境进行探测,得到一定范围内的障碍物与目标信息,通过模糊控制器实时调整水下机器人的运动偏转角度,有效地避开障碍物,达到预定目标点。最后通过MATLAB进行仿真,构建一个仿真实验平台,交互式设置障碍物的数量、大小、形状、位置等初始信息,机器人运用该算法在多障碍物、不同路障环境下,都能较好地实现机器人避障,验证了算法的有效性。     

基于模糊控制的清洁机器人避障系统

针对清洁机器人提出了一种全方位避障方案,在传统路面环境固体障碍物的基础上加入对路面液体障碍物的处理,设计模糊控制器,通过5组传感器检测到的环境信息,避开左前方、右前方、左右侧固体障碍物,清除路面液体障碍物,以达到全方位避障效果。经过MATALAB仿真实验,效果已得到验证。     

基于六维腕力传感器的操作臂动力学递推方程

机器人与环境作用时,由于环境的不确定性,无法知道机器人与环境的作用力,使得Newton-Euler力后向递推方程不能应用。腕力传感器的力（力矩,全文同）信号真实地反映了环境与机器人之间的作用力以及机器人系统的力传输特征。本文基于六维腕力传感器的力信息,提出了腕力传感器前段基于传感器信息的力前向递推公式;分析了因为传感器材料变形对腕力传感器前段运动和末端精确定位的影响。     

多目标遗传算法下焊接机器人焊接路径规划方法研究

为了提高焊接机器人的工作效率,需要获取最优焊接路径。为此,提出多目标遗传算法下焊接机器人路径规划方法。通过建立防碰撞模型,计算其安全距离,使机器人在运行过程中自行躲避障碍物,安全完成作业;在符合生产节拍的情况下,运用旅行商问题描述机器人焊接路径规划问题;采用多目标遗传算法对焊接路径规划模型进行求解,使焊接机器人规划出最短路径。试验结果表明,所提方法在有障碍物环境的路径规划结果与理想轨迹相比,其误差小,可避免碰撞障碍物,且规划的路径长度短。     

模糊改进的人工势场法机器人局部路径规划

移动机器人在狭窄、障碍物繁多的密闭环境中工作,人工势场法(APF)应用于机器人避障及局部路径规划存在局部最优、目标不可达等问题,文章提出一种模糊改进的APF算法,通过重新构建障碍物斥力势场、障碍物运动速度和加速度势场、引力势场模型,克服局部最优陷阱;在某些特殊情况下,使用模糊算法给机器人提供辅助作用力,帮助机器人安全到达目标点。把改进模糊APF算法用于机器人避障,仿真结果表明:改进的控制算法应用于多障碍物环境可以帮助机器人实现安全避障。     

新一代机器人能像人一样自我适应环境 未来可以在许多复杂的环境中替代人类工作

<正>德国马普智能系统研究所开发出了两款新一代机器人。这种机器人可以像人一样具有自我学习和自我适应环境的功能,被称为仿人机器人,未来可以在许多复杂的环境中替代人类工作。目前国际上开发的大多数智能机器人在复杂环境中还难以做到像人一样动作自如,机器人面对复杂的地形或障碍物,无法像人一样及时反馈信息,并做出适应环境的新决定。例如在一个倒塌的核反应堆里进行关闭阀门、操作电泵等动作。这些机器人只能根据事先设定好的程序进行动作,无法根据新的环境做出调整。     

动态环境中多移动机器人路径规划的一种新方法

动态环境下,多移动机器人路径规划是一个具有挑战性的课题,文章提出了一种新的人工势场法（APF）,在这个方法里,机器人在目标点和静态障碍物的影响下到达目标位置,当两个或更多的机器人在安全的距离范围内相遇时,机器人将依据它们所承担的任务,速率和大小决定它们的优先权,具有高的优先权的机器人将首先通过交叉点,如果具有同样的优先权,机器人之间随机的产生优先顺序,通过此方式可以避免彼此碰撞,仿真结果证明此方法是有效的。     

非结构环境的机器人探测原理及其误差分析

针对机器人工作环境为未知、接触表面不确定和连续不可导等高度复杂的情形，提出了一种基于一个二维激光测距传感器与运动机器人相结合的具备三维非结构环境探测功能的方法。建立了机器人探测系统模型，并进行了理论分析，揭示了基于激光传感器探测系统的探测误差主要来源于激光测距传感器本身的测量误差、与被探测环境表面特性有关的误差、由于动态测量而引起的误差以及外界环境因素引起的误差，针对不同的误差来源给出了误差修正方法或数学修正公式。为进一步研究非结构环境下机器人的各种精确控制奠定了基础。     

无损检测机器人应用案例

为满足质量、安全和成本方面的严格要求,远程和危险环境中关键基础设施NDT,已用人工智能和机器人系统进行。NDT应用机器人在某些领域可望呈指数级增加,如核电、石化、热能、造船、航空等。传感器和传动机构的小型化,已导致有不同移动能力的机器人面世,诸如爬攀机器人、游泳机器人、爬管机器人、还有智能飞翔机等。与手工检测相比,这些机器人能确保有较高生产率和质量,因而有较高回报率。     

电厂钢结构除锈爬壁机器人的设计与分析

设计了一种电磁吸附履带式除锈爬壁机器人,可实现对狭窄立柱、横梁等电厂典型钢结构的高空喷砂除锈并回收砂粒。通过建立爬壁机器人沿钢结构壁面喷砂除锈的静力学模型和动力学模型,推导出爬壁机器人向上爬行的电机启动转矩和工作转矩,为电磁铁和电机的选择提供理论依据。利用MATLAB进行计算仿真,获得机器人不沿壁面下滑时吸附力与静摩擦因数、钢结构壁面倾角的关系,讨论了机器人不发生倾覆时摆臂摆角、壁面倾角对吸附力性能的影响。分析结果表明,当钢结构壁面倾角为21.8°,且静摩擦因数为0.4时,机器人所需的磁吸附力达到最大值。当机器人单侧履带的电磁铁数量为20块时,选择吸附力大于54.37 N的电磁铁安装于履带上,机器人不会出现下滑和倾覆,可以保证机器人爬壁的安全性。     

静态场中机器人避障最短时间路径规划模型

研究轮式机器人在静态场景中绕过障碍物到达指定地点的时间最短路径问题,根据轮式机器人的运动特点,讨论了机器人越过单个障碍物顶点的时间下限,并分别设计了单次和多次转弯模型和求解算法。通过仿真实例发现:增加转弯次数的优化路径设计,能够减少机器人到达目的地所需时间,从而提高了机器人的工作效率;研究结果验证了多次转弯对缩短机器人避障时间的有效性。     

一种并联机器人机构运动特性优化研究

针对并联机器人工作空间的最大化,提出一种具有四自由度的并联机器人机构模型,该并联机器人具有几何对称、运动学简单、平移工作空间沿直线导轨方向无限扩展等优点。采用投影法简化位移分析,采用闭环矢量法分析并联机器人机构瞬时运动学特性。通过对雅可比矩阵的秩分析,确定雅可比矩阵的正向奇异构型、逆向奇异构型、组合奇异构型和局部奇异构型,研究具有偏置角的远端平行四边形的局部奇异特性。在工作空间分析的基础上,建立以机构所占最大面积为目标函数的优化模型,并采用遗传算法优化设计参数,结果表明当偏移角为15°时,可达工作空间总体增加了17%。     

基于KUKA机器人的电热水器倒机系统的设计

根据电热水器的生产流程及工厂提出自动化生产的要求,提出了基于KUKA工业机器人的电热水器倒机系统的自动化设计方案。设计了机器人的末端执行器、输送线,搭建了以PLC为主控系统的电热水器倒机自动化控制系统。采用TCP/IP协议实现了PLC与KUKA工业机器人之间的通信,通过I/O接口实现了PLC与输送线的通信。利用KRL-KUKA Robot Language编写了机器人的程序,利用TIA PROTAL V11软件完成PLC与触摸屏连网的组态和系统监控界面的设计。该系统已在某电热水器生产车间得到应用,促进了该工厂的自动化建设,提高产品质量和生产效率,减轻员工繁重的体力劳动。在类似工艺和热水器制造行业中具有一定的参考价值。     

基于步态规划的六足机器人运动学分析与计算

分析六足机器人的侧倾、俯仰、偏航变化情况,验证步态规划的正确性。对设计的六足机器人进行运动学分析,计算机器人运动学的正解和逆解,分析六足机器人运动的时序图,利用五次多项式对机器人足端轨迹进行步态规划。在ADAMS中对机器人进行了运动仿真,得到了运动过程中的RPY角。最后制作了六足机器人样机,测试运行过程中的RPY角。仿真和样机测试结果表明：机器人在步态运动过程中,RPY角度在前进方向上误差最大不超过1°,验证了运动学计算和步态规划的正确性。     

基于SimMechanics的仿人机器人运动学仿真

利用Matlab／SimMechanics机构仿真工具建立了仿人机器人机构的仿真模型,并由模型图直观地观察仿人机器人的动态步行过程,求出了机器人躯体重心的角加速度和髋关节的扭矩变化图。建立了仿人机器人的瞬时状态的平面五杆机构运动模型,根据Kane法求解出了机构的动力学方程。在机构分析中应用SimMechanics仿真工具,为机械系统的仿真提供一种十分简便的方法。     

基于旋量理论的打磨机器人位置精度分析

为建立各误差源与打磨机器人的末端位置误差的对应关系,在基于旋量理论建立了打磨机器人的运动学模型的同时,对可能产生的主要误差源进行了分析,通过误差源之间的几何关系建立误差旋量,从而得到静态误差模型;分析了各单项误差对机器人末端执行器位置误差的影响及各误差源对末端位置误差的显著性影响,为机器人精度优化方案的提出提供可靠的分析参考。分析结果表明:结构误差及传动误差是机器人静态位置精度的主要影响因素,其中结构误差为稳态误差,可以通过精度设计减小或补偿,传动误差需要通过后期的标定来解决。     

连杆参数误差对机器人精度可靠性的影响

采用Denavit-Hartenberg方法设定五自由度串联机器人杆件坐标系,通过齐次变换矩阵建立串联机器人正运动学和逆运动学模型。在此基础上,对由静态误差引起的串联机器人末端位姿误差做了分析。利用微小位移合成法建立了串联机器人的静态位姿误差分析模型,以机构可靠度为位姿精度评价指标,应用Monte Carlo数值仿真法分析串联机器人各连杆参数误差对串联机器人的静态位姿精度的影响程度,并分析得出对串联机器人的静态位姿精度影响最大的关节。     

基于MATLAB的KUKA焊接机器人轨迹规划与运动学仿真

在工业机器人的应用控制中,其作业轨迹的规划是系统设计的关键内容,为了使焊接机器人能根据设定的轨迹和速度进行高效施焊,以KUKA KR10 R1420型工业机器人为研究对象并分析其结构,采用D-H参数法建立各杆件坐标系,通过齐次变换矩阵建立机器人运动学方程。利用MATLAB机器人工具箱构建KR10 R1420型工业机器人的数学模型,并进行了轨迹规划和运动学仿真,获得平稳且连续的末端执行器轨迹和各关节的角度、角速度、角加速度变化曲线,仿真结果验证了所建KR10 R1420型工业机器人运动学模型的正确性和合理性,为焊接机器人在复杂环境中的轨迹规划提供了可供参考的方案。