用于GIS内部检测的仿壁虎机器人通信系统研制

为实现GIS内部检测,研制了在远程操作方式下用于GIS内部爬行并检测的仿壁虎机器人,基于机器人运动控制机制,设计了基于无线通信的三方通信系统和机器人与12个舵机之间的总线通信系统并软硬件实现,完成了仿壁虎机器人的通信系统的研制.针对无线远程操作中数据传输的效率和准确性问题,提出了三方通信的闲时忙时策略和协议.为提高机器...     

仿壁虎机器人的步态设计与路径规划

对仿壁虎机器人的步态规划问题进行探讨,在观察分析大壁虎爬行方式的基础上,总结出1324、伪1324以及对角线三种步态,并简要介绍不同步态规划之间的区别,最终选择对角线步态作为仿壁虎机器人的爬行步态。在此基础上设计仿壁虎机器人的直线位移步态规划和原地转弯步态规划。针对仿壁虎机器人的单足路径规划,根据步态规划结果将每一条步行足的运动过程分为支撑相和摆动相两种状态,通过对路径约束条件的分析,用多项式逼近的方法分别得出仿壁虎机器人单足路径支撑相和摆动相的一般性表达式,为计算关节控制量提供相应的依据。最后结合实际研制的仿壁虎机器人对步态路径规划进行实例仿真分析,得出支撑相和摆动相的位移时间关系,证明用多项式逼近的方法生成的路径曲线具有良好的起落特性,为仿壁虎机器人的稳定姿态爬行移动控制提供了理论依据。     

柔性杆连接的仿壁虎机器人结构设计

设计并研制具有柔性元件的可采用人造壁虎脚掌吸附材料的足式仿壁虎机器人结构。针对采用人造壁虎脚掌吸附的足式爬壁机器人,仿照生物壁虎设计基于连杆的仿壁虎机器人结构,进行运动原理分析,对机构进行简化,以及自由度计算。设计相应的运动步态,选用对角线步态实现机器人的直线行走以及转弯动作。为简化机构并使运动柔顺,采用柔性杆作为仿壁虎机器人的身体连接件,通过对机构自由度的计算,分析机构的可行性,并结合静力学分析对柔性杆的选择进行讨论。在Adams软件环境下建立虚拟样机进行仿真和测量,对各关节的受力情况进行分析。通过实物样机爬行试验,验证了设计的有效性和可行性。     

仿壁虎机器人地壁过渡步态规划与运动仿真

针对传统仿壁虎机器人空间运动能力不足、空间运动步态方法的可行性问题,基于仿生学原理,设计了一种具有腰关节的每条腿具有三个自由度的四足仿壁虎机器人,对仿壁虎机器人的结构进行了正运动学和逆运动学的分析,建立了各关节角度和机身空间坐标系下各参量之间的关系,在地面与墙壁交角为90°的工况下,根据其关于纵向平面对称的结构特点提出了一种对称式地壁过渡步态方法。在Matlab软件上对该步态方法的可控性进行了评价,利用各关节角度与各参量之间的函数关系编程得到了地壁过渡过程中各关节角度、角速度曲线,并在Inventor环境下进行了运动学仿真实验。研究结果表明,各关节角度、角速度均在允许范围内,且角度函数一次连续,验证了结构的合理性和步态的可行性。     

适应不同重力环境的仿壁虎机器人运动仿真

针对不同重力环境下仿壁虎机器人的运动稳定性、运动高效协调性等问题,基于四足机器人的步态规划现状和仿壁虎机器人自身特定的机械结构,设计了仿壁虎机器人在g、0、-g 3种环境下的足端轨迹和运动步态。在ADAMS仿真软件中研究了机器人的运动学和动力学特性,得到了仿壁虎机器人稳定爬行与脚掌黏附力、足端轨迹和运动步态的关系。探讨了仿真结果的合理性和局限性,为仿壁虎机器人在实际环境中的稳定运动奠定了理论基础。     

仿生四足机器人的设计与运动步态分析

基于四足生物的身体和运动形态,设计了仿生四足机器人。介绍了这一仿生四足机器人的结构,并对腿部结构进行了分析。同时进行了包括直线行走和定点转弯在内的运动步态分析,确认了仿生四足机器人的运动稳定性。     

一种仿壁虎机器人侧向地壁过渡方式及步态

壁虎身体沿脊椎轴的两个方向都具有很好的柔性,为实现多种地壁过渡提供了可能,然而壁虎更乐意采用侧向过渡方式。由于所研制的仿壁虎机器人结构的体长方向刚度远高于体宽方向刚度,因此其侧向地壁过渡是一种较好的方式。采用软件联合仿真,提出并规划了一种侧向地壁过渡步态方式,并得到其过渡时的步态运动序列和各关节旋转角度。     

基于LPC2103的仿壁虎机器人控制系统设计

仿壁虎机器人要实现空间三维表面运动能力,对控制系统的智能微小化具有更高要求。本文基于大壁虎的结构和运动特点,设计了一种仿壁虎机器人,其硬件采用以LPC2103为核心的机器人控制系统,利用该芯片的4个定时器,产生12路PWM波控制机器人各关节运动,同时与设计的无线通信模块组成完整的仿壁虎机器人运动控制系统。实验结果表明,仿壁虎机器人的12自由度关节运动控制平稳,能够实现稳定爬壁运动。该仿壁虎机器人控制系统在实时计算能力、存储容量、外设扩展性以及小型化上都有着较好优势。     

仿壁虎爬壁机器人的结构及其控制系统研究

该文主要对仿壁虎爬壁机器人的结构以及其控制系统进行了介绍和讨论.仿壁虎爬壁机器人采用对称式的结构,采用形状记忆合金丝作为仿壁虎机器人的驱动元件.利用单片机对形状记忆合金的通电加热进行控制,从而实现对仿壁虎爬壁机器人的运动控制.该机器人结构简单,外形尺寸小,重量轻.     

仿生爬行机器人匀速步态规划及仿真

针对爬壁作业需求,设计了一种仿生爬行机器人,针对此机器人采用了结构研究、运动学分析的方法,针对其中机器人质心匀速的参数,规划了一种保持机体质心匀速运动的对角步态,并通过ADAMS仿真软件对该机器人进行了仿真分析,具体分析了机器人的质心位移、质心在前进方向的速度和加速度、机器人单腿扭矩以及单腿在前进方向的摩擦力,在该质心匀速的参数下,通过对仿真数据的分析,得到了模型结构设计的合理性和匀速步态规划的可行性。     

基于三维力反馈的仿壁虎机器人单腿运动控制

分析了仿壁虎机器人机构,建立机器人单腿的运动学模型,并通过代数法求逆解.静态标定三维力传感器并计算分析了传感器解耦矩阵,设计了力信号放大和滤波电路.建立足端黏附材料的弹簧模型,采用增量式关节运动方式,设计了足端三维力反馈控制算法.在Quanser的半实物仿真平台上验证了三维力反馈控制算法.实验表明仿壁虎机器人对足端三维力控制性能良好,三维力反馈控制算法可行,为具有力感知的仿壁虎机器人实现爬壁运动奠定了实验基础.     

六足仿生机器人自主爬行步态设计与仿真分析研究

为提高六足机器人对崎岖不平地势的适应能力,开发了一款基于树莓派视觉导航的六足仿生机器人,利用三维软件SolidWorks设计六足仿生机器人的机械结构;通过建立D?H坐标系和步态模型,对机器人进行了正?逆运动学方程推导,构建六足仿生机器人的运动学模型;运用多项式差值拟合对六足仿生机器人的摆动相和支撑相进行步态规划;使用M...     

壁虎机器人未来可用于清洁太空船

由壁虎而启发灵感并打造的“壁虎机器人”日前的研发进度迈出重要的一步。未来清洁宇宙飞船的外壳,可望派出壁虎机器人上场。据报道,欧洲太空总署（ESA）表示,壁虎的原型机可能成为这个机器人的先驱,使得打造出的壁虎机器人能沿着宁宙飞船外壳爬行,发挥清洁及维护功能。机器人的脚底板覆盖有干超细纤维,如同壁虎脚趾上的毛发一般。     

基于连杆机构的四足仿生机器人的设计

利用图形解析法和MATLAB软件对该行走足机构进行运动学分析,基于连杆机构的移动机器人行走足设计一个四足仿生机器人,可为同类机器人的设计研究提供借鉴.     

仿壁虎爬壁机器人的语音识别及语音回放系统研制

随着人们对工业生产便捷性的需求日渐增强,人工智能技术一直保持着发展的动力与活力,因此与语音识别技术相结合的机器人控制拥有良好的发展前景。这里将语音识别技术应用于仿生壁虎爬壁机器人的控制中,研制一种仿壁虎爬壁机器人的语音识别及语音回放系统。语音识别方式采用模板匹配法以适合爬壁机器人使用者的语音识别系统输入命令的特点,降低了控制系统对存贮容量的要求,同时提高了处理速度。语音回放模块使用结构简单的APR9600语音录放芯片,可获得较好的音质效果。     

仿壁虎刚毛与粗糙表面黏着力的建模仿真分析

为了解壁虎的黏着爬行机制,分别对纳米仿壁虎刚毛结构与光滑和粗糙表面间的接触情况进行了建模,并用MATLAB仿真得出仿壁虎刚毛产生的黏着力与刚毛的几何结构和材料之间的关系。仿真结果表明,弹性模量和刚毛长度越大,表面粗糙度和刚毛半径越小,仿壁虎刚毛阵列结构产生的黏着力越大。     

仿生攀爬机器人的步态分析

面向农业、林业和建筑等领域的高空作业,提出一种具有攀爬和操作功能的双手爪式模块化仿生机器人,以期代替人们在高空复杂环境中从事危险工作.给出机器人的一种5自由度构型,分析其在空间两杆之间攀爬过渡的能力,然后根据其构型特征提出、分析和比较三种攀爬步态.在ADAMS仿真环境下,对机器人采用这三种步态攀爬各种方位的杆件时主要关节所需的力矩和机器人所消耗的能量进行计算和对比.仿真结果为机器人的攀爬步态规划提供了依据.     

四足侦察机器人的设计与研究

针对便携式、微型化多地形适应型侦察设备的迫切需求,从仿生的角度设计出了一款四足侦察机器人。在确定采取外肘内膝总体对称布置后,首先完成了机器人腿部、支架和外壳等机构和结构件设计;随后对其中的腿部支撑、传动减振和关节驱动函数进行了设计说明;最后在动力学仿真软件中对四足机器人腿关节运动、整机运动、足端运动进行了运动学分析和慢跑步态的动力学分析,证明该机器人在运动平稳性和速度稳定性方面能够满足侦察设备的要求。     

基于仿蟹刚柔耦合机构的搜救机器人设计

搜救机器人是重要的探测仪器平台。 针对现有搜救机器人的刚性结构环境适应性差的问题,本文提出一种基于仿蟹刚 柔耦合机构的搜救机器人设计方法。 本文首先进行了机器人的机构设计;其次根据螃蟹运动实验结果设计了机器人的横向运 动步态,并通过仿真验证了步态设计的可行性;再次设计了机器人的软硬件系统;最后对机器人在多种地形下的行走能力进行 了实验测试,并开展了暗光环境适应性、人员探测和避障能力等功能测试实验。 结果表明,该体积小巧、控制简单的机器人可以 实现基本的运动功能,横向运动中最大速度约为 3. 4 cm/ s,最小功耗约为 8. 6 W,转向运动的角度范围为±90°。 机器人具有良 好的地形和环境适应性,并可以完成环境感知和人员探测等搜救功能。