履带式移动机器人越障稳定性分析

通过对自主研制的履带式排爆机器人跨越障碍过程的稳定性进行分析,分析机器人爬楼梯的侧向稳定性,建立机器人越障运动学、动力学方程,导出机器人越障时产生的惯性角,并以此作为机器人越障动态稳定性指标来判断机器人的稳定性,最终得出机器人在跨越障碍时,以前接地点落地碰撞引起的冲击最为严重。     

动态载荷下多指手抓取爆炸物的研究

将多指灵巧手运用于排爆机器人替代简单的夹持器,用于处理爆炸物等各种危险品,使机器人具有更灵活的操作能力.针对排爆机器人在野外作业时由于跨越障碍、上下楼梯等原因导致机器人产生振动,从而使爆炸物产生动载荷而影响其抓取稳定性.对排爆机器人建立振动数学模型,获得爆炸物在冲击载荷作用下的动力学响应.运用旋量理论研究多指手在动态载荷下的抓取能力,寻求多指手在稳定抓取爆炸物的前提下最小的接触力,防止由于过小接触力而导致爆炸物的脱落,甚至发生爆炸.该研究对于夹持有危险性的物品及其夹持力的确定具有指导意义.     

排爆机器人主从手力觉临场感仿真研究

针对排爆机器人手臂抓取爆炸物无力反馈操作人员临场感差,易发生误操作触发爆炸物等问题,设计一种排爆机器人主从机械手系统。该系统由两组相同结构的机械手臂组成,每个机械手上安装力传感器分别检测人员与爆炸物对主从手产生的作用力。对主从手机构建立动力学模型与控制模型,根据所建立的模型利用二种不同质量的爆炸物进行抓取以验证其机构动态性能。仿真结果表明：机械手抓取小质量爆炸物时主从手之间力跟随与延时特性都有较好映射;在抓取大质量爆炸物时从手力的映射出现振荡并产生延时。     

基于UG和RecurDyn的排爆机器人的精确建模及动态分析

基于UG和RecurDyn软件分别建立了排爆机器人主体模型和履带系统模型,并在RecurDyn软件中进行了实体装配。运用RecurDyn软件对实体模型进行动态仿真,给出了爆炸物重心和整机重心在竖直方向的振动位移和振动加速度曲线,并分析了排爆机器人的平顺性。为机械臂的振动控制研究奠定了基础。     

基于激光测距的排爆机器人建模

针对当前排爆操作安全性低,操作人员紧张程度高和效率低的不足,提出了一种新的基于激光测距的排爆机器人模型,包括机械臂模型、障碍环境模型和爆炸物模型.利用这些模型,排爆机器人可以实现爆炸物的半自主抓取,提高了操作性能.     

救援机器人越障过程设计

介绍一种救援机器人.针对该机器人提出了基于最大越障高度和越障稳定性的越障过程,并对此过程中救援机器人的关键姿态进行分析,得出救援机器人的越障决策.     

全驱动六轮悬挂摇臂式机器人的设计及其越障性能分析

设计了一种全驱动六轮悬挂摇臂式智能移动机器人,对机器人的硬件和软件设计进行了介绍,并制做出了实验样机。通过对机器人结构的建模和理论分析,对其越障性能进行了深入的研究;实验证明,该机器人具有良好的越障能力,可作为执行搜救、信息探测和排爆等特殊任务的移动平台,具有良好的发展前景。     

摆臂轮式机器人越障过程建模及仿真

为解决在城市灾难现场,很多狭窄空间搜救人员无法进入的难题,充分利用搜救过程中轮式机器人的越障能力,首先对小型可分离式机器人进行了结构设计,并进行了越障过程的理论分析,然后使用Matlab对机器人的越障过程进行了运动学和静力学仿真。仿真和实验结果验证了电机驱动力矩、机器人主体与摆臂长度的比例及障碍物高度等之间的关系,为研究小型机器人在复杂环境中的越障能力提供理论依据。     

排爆机器人的结构设计

小型化、轻量化和多功能的排爆机器人,在军事上极具应用和研究价值。本文针对军用机器人的特殊性,以定位于兼有排爆和作战功能的小型排爆机器人为研究对象,根据对六自由度机器人的总体结构及传动系统的分析和探讨,进行三自由度排爆机器人的结构设计。     

履带式核应急机器人攀爬台阶性能分析

针对核事故环境中核应急机器人的越障能力特点,设计了倒梯型履带式核应急机器人。与普通型履带结构相比,该机器人具有强越障性同时结构更加简单紧凑。张紧装置在机器人越障过程中可时刻让履带处于张紧状态,并且可以有效减小机器人所受到的冲击力。在此基础上,以攀越台阶为例对机器人进行数学模型计算分析,分析了机器人越障的临界条件与最大理论值。并用RecurDyn动力学软件建立仿真模型,对比分析机器人越障能力的理论值和仿真试验值,分析张紧装置对机器人爬越台阶稳定性的影响。结果验证了最大理论高度的准确性,为研究核事故环境下机器人越障性能提供了参考。     

Design and Analysis of a Multi-Legged Robot with Pitch Adjustive Units

The paper proposes a novel multi-legged robot with pitch adjustive units aiming at obstacle surmounting.With only 6 degrees of freedom,the robot with 16 mechanical legs walks steadily and surmounts the obstacles on the complex terrain.The leg unit with adjustive pitch provides a large workspace and empowers the legs to climb up obstacles in large sizes,which enhances the obstacle surmounting capability.The pitch adjustment in leg unit requires as few independent adjusting actuators as possible.Based on the kinematic analysis of the mechanical leg,the biped and quadruped leg units with adjustive pitch are analyzed and compared.The configuration of the robot is designed to obtain a compact structure and pragmatic performance.The uncertainty of the obstacle size and position in the surmounting process is taken into consideration and the parameters of the adjustments and the feasible strategies for obstacle surmounting are presented.Then the 3D virtual model and the robot prototype are built and the multi-body dynamic simulations and prototype experiments are carried out.The results from the simulations and the experi-ments show that the robot possesses good obstacle surmounting capabilities.     

具有越障功能的小型地面移动机器人

针对在危险环境下对移动机器人的运动要求,研究了机器人系统的总体设计,提出了一种具有越障功能的小型地面轮履复合式移动机器人,阐述了其机构设计度其实现。分析了谊机器人通过台阶、斜面、楼梯等障碍时的越障特性。研制完成的第一台样机具有结构简单、体积小、质量轻的特点,通过实验验证了该机器人运动灵活,具有很好的环境适应性和越障能力。     

四连杆变形履带式机器人的越障性能分析

提出了一种基于四连杆机构的微小型履带式机器人结构,通过履带变形实现了机器人重心的偏移,有利于机器人的越障。采用数值计算方法着重分析了其翻越垂直路障的性能,并使用RecurDyn进行了虚拟样机运动学仿真。仿真结果和物理样机试验表明,机器人具有良好的垂直障碍通过能力。     

轮腿式爬楼梯移动机器人的设计及运动特性分析

针对非结构化复杂环境对移动机器人的运动要求,结合轮式和腿式移动机构的优点,设计了一种高效、稳定的轮腿式爬楼梯移动机器人。设计了机器人的主要结构,分析了机器人的稳定性及转向性能。平地行走、转向、越障、上下楼梯等实验结果表明:设计的轮腿式爬楼梯移动机器人结构简单,运动灵活,控制方便,控制精度高,不需对运行步态进行预先规划,它不仅可以在崎岖不平的环境中实现快速行驶,而且实现了快速稳定的爬楼梯功能,具有很强的越障能力和环境适应能力。     

具有越障和避障功能的小型移动机器人设计

针对在复杂环境下对移动机器人的运动要求,采用行星轮传动机构设计一种具有越障和避障功能的移动机器人,对越障和避障过程进行性能分析,确定机器人的最大越障高度和最大转向半径。     

巡检机器人行走夹持机构夹持力计算

由于重力影响使得机器人车体水平姿态发生倾斜,通过质心调节,可以保证车体水平,但由于控制系统存在误差,使得质心不可能正好落在单轮支撑点上,导致机器人车体在单轮悬挂时出现晃动.为此,提出了一种新的机器人行走夹持机构,这种机构采用轮爪复合,便于行走和越障.在分析了机器人车体发生晃动的原因之后,给出了夹持力计算公式,并对夹持机构抑制车体晃动的夹持力进行了计算,为夹紧电机的选取提供了理论依据.     

自由浮动柔性双臂空间机器人系统动力学建模与抑振控制

柔性多臂空间机器人是一个高度非线性、强耦合的动力学系统。本文基于假设模态法、La-grange方程和动量守恒原理,推导了一种自由浮动柔性双臂空间机器人协调操作刚性负载闭链系统的动力学模型。针对空间柔性机械臂的弹性形变和振动问题,设计了线性二次型最优控制方法对其进行振动主动控制,并通过仿真实验验证了该方法的有效性。     

一种考虑柔性的码垛机器人动力学性能优化方法

提出一种考虑关节柔性影响的高速重载码垛机器人动力学性能优化方法。首先,考虑关节柔性的影响,建立了刚柔耦合动力学方程; 随后进行了模态分析以及受迫振动分析; 提出以最低阶固有频率最大和各关节驱动力矩基于目标轨迹上的最大值最小作为动力学优化目标; 最后构造有约束的多目标优化问题,并利用遗传算法对该多目标优化问题进行求解。优化结果表明,机器人的动力学性能明显改善,说明优化方法合理有效。     

一种自主越障巡检机器人行走夹持机构

在机器人越障过程中，由于重力的影响使得机器人车体水平姿态发生变化，从而机器人自主越障变得十分困难。分析了超高压输电线路障碍物的类型，提出了一种新的双臂自主越障巡检机器人构型，该构型能够跨越输电线路上的障碍物。针对这种新构型，阐述了机器人行走夹持机构的工作原理和实现形式，着重分析研究了偏心夹持机构对保持车体水平姿态的机理。最后，通过越障实验验证了行走夹持机构的可行性。     

Teleloperation of field mobile manipulator with wearable Haptic-based Multi-Modal user interface and its application to explosive ordnance disposal

This paper describes a wearable multi-modal user interface design and its implementation for a teleoperated field robot system. Recently some teleoperated field robots are employed for hazard environment applications (e.g. rescue, explosive ordnance disposal, security). To complete these missions in outdoor environment, the robot system must have appropriate functions, accuracy and reliability. However, the more functions it has, the more difficulties occur in operation of the functions. To cope up with this problem, an effective user interface should be developed. Furthermore, the user interface is needed to be wearable for portability and prompt action. This research starts at the question: how to teleoperate the complicated slave robot easily. The main challenge is to make a simple and intuitive user interface with a wearable shape and size. This research provides multi-modalities such as visual, auditory and haptic sense. It enables an operator to control every functions of a field robot more intuitively. As a result, an EOD (explosive ordnance disposal) demonstration is conducted to verify the validity of the proposed wearable multi-modal user interface.