一种波纹管蛇形机器人的结构设计及运动分析

针对仿蛇机器人结构复杂,关节寿命短的问题,文中设计一款波纹管蛇形机器人结构.利用Solidworks建立蛇形机器人三维模型,然后构建了蛇形机器人的D-H坐标系及简化模型,并对模型进行了关节约束分析及动力学分析,推导了波纹管蛇形机器人的动力学模型.并且通过ANSYS和Adams对蛇形机器人进行了磨损仿真和运动仿真,仿真结果表明,波纹管避免了蛇形机器人直接与地面接触,减少了蛇形机器人的运动磨损量,提高了使用寿命,且在运动时其速度、加速度过渡平滑,速度能在1s内达到最大值100mm/s,在零点处无反向变化;力矩变化无冲击,蛇体长度变化平稳,无侧滑及停滞等不正常状态,运动效果较好.     

基于ADAMS的蛇形机器人运动仿真研究

本文主要对蛇形机器人关节结构进行模块化设计,对结构特点进行分析,给出结构参数。对蛇形机器人主要的爬坡运动进行运动分析和动作规划,并利用ADAMS软件对运动情况进行仿真,分析了爬坡运动参数和关节力矩变化情况,为蛇形机器人的运动规划提供了较为完整的技术依据。     

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。     

一种周期性运动蛇形机器人的运动规划及实验研究

设计完成了一种可作周期性前进运动的蛇形机器人,按照蛇形机器人运动要求,分析规划了其运动模式,对其关节角运动周期性等关键问题进行了较为深入地研究。最后,在建立蛇形机器人动力学模型的基础上,设计制作了蛇形机器人,并进行了实验研究。研究结果表明:所用规划方法为蛇形机器人的运动设计提供了一种成功的思路,其运动实现取得了良好的效果。     

蛇形机器人蜿蜒运动的摩擦机理及推进条件

针对带有从动轮的蛇形机器人,考虑实际结构中从动轮在蛇形机器人关节连杆上的安装位置,建立蛇形机器人蜿蜒运动的动力学模型。提出一种库伦-粘滞混合摩擦力模型,整体的库伦摩擦力特性和临界点处的粘滞摩擦力特性,避免了库伦摩擦力模型本身的非光滑性,以提高动力学模型的求解效率与计算稳定性。基于改进的动力学与摩擦力模型,利用摩擦系数比来表征法向与切向摩擦力的各向异性程度,通过对蜿蜒运动的仿真分析,讨论了摩擦系数比对前向运动速度与推进效率的影响规律,并对运动过程中蛇形机器人各个关节模块的速度和摩擦力变化进行了分析,明确了蛇形机器人蜿蜒运动的摩擦学机理,解释了蛇的蜿蜒抬起运动能够有效减少摩擦阻力而适用于高速运动的原因。最后通过带从动轮的蛇形机器人样机实验,对实现蜿蜒运动的摩擦学推进条件进行了验证。研究对于实现蛇形机器人的结构优化,步态规划与运动控制具有重要的理论意义与实际指导价值。     

蛇形机器人越障研究

多机器人协调与合作作为一种新的机器人应用形式日益引起国内外学术界的兴趣与关注,但多机器人协调越障一直是机器人研究领域的一个难点.在建立并分析单机器人模块的结构模型以及最大越障能力的基础上,建立了蛇形机器人的结构模型,提出了一种新的越障方法.以蛇形机器人的弯举机构中的舵机为主要动力,推进机构的驱动电机为辅进行越障,推导出蛇形机器人越障的具体过程.在理论上论证了蛇形机器人的越障能力随着机器人的个数增加而相应增强.最后通过试验验证了本方法的有效性.     

蛇形机器人的研究与发展综述

对国内外蛇形机器人进行了研究和分析,将其分为形态研究、运动学和动力学模型、步态控制及稳定性等研究内容,从二维运动和三维运动角度,对研究内容进行了综述、分析和总结。结合蛇形机器人的结构和运动步态特点,对国内外研制的蛇形机器人进行了分类,最后对蛇形机器人的研究发展进行了展望。     

基于神经步进激励机制的蛇形机器人环境自适应仿生控制策略

针对已有的蛇形机器人在环境适应过程中步态调整策略复杂,参数调整时间长的问题,引入神经步进激励机制,提出一种基于多模态中枢模式发生器模型的简单快速的仿生控制策略。构建能够产生蛇形机器人多种步态的多模态中枢模式发生器模型,并基于仿生学原理提出神经步进激励机制。通过对蛇形机器人三种主要步态的运动学分析,得出其运动性能与控制参数之间的关系,利用神经步进激励机制并结合蛇形机器人自身的运动特性建立蛇形机器人环境自适应仿生控制策略。通过仿真将该策略与传统蛇形机器人控制方法进行对比,并利用试验验证了该策略的有效性。     

基于3-RSR并联机构的蛇形机器人本体构型设计与运动性能研究

蛇形机器人作为仿生机器人的重要分支,身形柔软轻小,运动灵活多变,具备很强的环境适应能力,在军事侦察、地质勘探、灾难救援等领域拥有非常广阔的发展前景。创新性地将并联机构、折纸机构和柔性铰链相结合,设计出一种灵活度高、结构紧凑的模块化蛇形机器人单元,并从数学模型、旋量分析等角度进行合理论证。自主完成硬件电路搭建、控制算法编写,设计蛇形机器人控制系统实现多路直流减速电机协同,并进行仿蛇运动的步态规划。加工制作蛇形机器人样机并完成了特定环境下机器人性能测试。     

蛇形蠕动机器人行波运动和动力学研究

根据自然界蛇的体骨结构,建立了一种串联连杆结构的蛇形机器人,连接处选用双轴舵机,起到旋转副的作用。在Serpenoid曲线的蠕动步态模型基础上,利用MATLAB对进行仿真,分析了关键参数对蛇形曲线的影响,分析了曲线离散化对蛇形曲线的影响,通过Adams对蛇形机器人的行波运动进行了动力学仿真,分析了蛇形机器人在行波向前时特定关节与地面的作用力和关节扭矩情况。     

6-PPPS型并联机器人的动力学建模

采用拉格朗日法,以驱动量为广义坐标建立了6-PPPS并联机器人动力学模型,基于运动学正解推导了完整形式的动力学模型,并对机器人平动时动力学模型进行了分析,给出了实例仿真.该机器人平动时,动力学模型简洁,适合实时控制,为机器人动力学轨迹规划提供了参考.     

主被动结合的上下肢一体化助力外骨骼机器人的设计与效能评估

针对上肢外骨骼机器人对使用者腰背产生过重负荷的问题,设计了一种主被动结合的上下肢一体化助力外骨骼机器人,利用无源下肢外骨骼来承担部分负荷。基于助力外骨骼应用场景和人体结构特征分析,建立外骨骼机器人的机械结构模型,完成运动学仿真分析,验证了模型的合理性。为解决外骨骼机器人效能评估问题,提出一种模糊综合评估模型,详细介绍了外骨骼机器人的效能评估方法,评估结果为性能良好。研制外骨骼机器人样机,搭建总体控制系统,开展助力性能和负重性能测试实验。实验结果表明,所设计的上下肢一体化助力外骨骼机器人可承受20 kg的负载且对穿戴者提供一定的助力效果。所提出的模糊综合评估模型,为外骨骼机器人的优化设计提供了方向和理论依据。     

基于柔体动力学分析的平面并联机器人结构优化设计

针对高速高精度机器人的结构柔性问题，提出了一种基于柔体动力学分析的结构参数优化设计方法，并对一种含平行四边形结构的平面并联机器人进行了结构参数优化。采用离散梁模型来仿真机器人的柔性，轴套模型来仿真机器人关节的柔性，建立了参数化的柔体动力学模型。利用动力学仿真软件ADAMS对机器人的动态响应、驱动力矩和固有频率进行了计算，据此对机器人的结构参数进行了优化。最后通过固有频率测试和动态响应实验结果验证了优化设计的有效性和准确性。     

基于避障准则的双臂手移动机器人桁架内运动规划

针对桁架内移动的避障要求,研究双臂手移动机器人桁架内运动的规划方法。基于状态空间模型提出直角坐标空间下的六面心、八边心和八顶点搜索算法,避免了C空间内复杂度呈几何级数增长的问题,实现了末端无碰撞路径搜索。建立双臂手移动机器人三节臂的平面内避障准则,解决了机器人在桁架内运动时机器人臂与桁架杆的碰撞问题。根据平面内避障准则和臂形标志,求得了各个关节角的解析解,解决了数值解的不封闭问题。每个时刻末端姿态由通用旋转变换公式线性插值得到,在Matlab中仿真双臂手移动机器人桁架内的运动,验证了双臂手移动机器人在桁架内运动时避障方法的可行性。     

新型四足步行机器人的腿机构设计

结合腿部机构的典型姿态,规划了四足机器人的合理步态。依据设计参数,运用三维模型软件UG建立了四足机器人的三维实体模型,导入ADAMS中添加约束和动力,进行运动仿真。仿真试验结果表明机构运动中腿部所受冲击力过大,因此进行机构方案改进,重新设计了小腿机构。改进的机构试验表明,四足机器人的腿部受力明显得到了改善,从而机构的设计得到了优化。     

基于模具表面抛光机器人系统的运动控制研究

介绍了自行研制的模具表面抛光机器人系统的构成和工作原理,建立了面向自由曲面抛光精加工的机器人模型,应用新的算法,快速且准确地求出运动学逆解。在不限制机器人运动范围的基础上,运用数值比较法解决机器人关节变量多解所导致的关节值突变问题。通过实验证实了该算法的正确性和有效性,为系统控制速度能力的提高和运动轨迹的优化提供了理论依据。     

3-RRRT并联机器人正向动力学仿真

研究一种3-RRRT新型高速搬运机器人动力学建模及正向动力学求解实现方法。以支链构件相对运动坐标和动平台绝对运动坐标作为广义坐标,结合拉格朗日第一类方程建立了3-RRRT型并联机器人的运动学与动力学模型。阐述了运用违约修正法对动力学模型(微分/代数方程组)进行求解的过程,并利用Matlab软件平台进行了动力学正向数值仿真,结果表明此数值积分方法速度快、精度高,适合于3-RRRT并联机器人动力学正向求解。     

Optimal robot operation and selection using quality and output trade-off

This paper presents a two-stage model for industrial robot operation and selection in a multi-product manufacturing system. The quality of the production process is related to robot repeatability and the output rate is related to robot speed. Robot repeatability deteriorates with increased speed. In the second stage, a one-period robot operational model maximises the expected profit of a risk-neutral decision maker, leading to optimal robot speed and production quantity decisions. Using the optimal speeds and quantities of the operational model and taking into account demand uncertainties, the first stage robot selection model is solved.     

轮式移动机器人的全方位运动分析

Robocup中型组比赛中机器人全方位运动具备许多优势。文章通过对多轮驱动全方位移动足球机器人建立数学模型,并进行运动学、动力学分析,提出了其满足全方位运动的轮系要求,比较了三种典型全方位多轮机器人在不同方向最大平移速度,为车体的设计提供了依据。