十二自由度四足机器人的腿机构设计与步行实验

针对四足机器人研究中存在电机驱动不强和效率低的问题,采用耦合驱动的腿机构来构建四足机器人。设计了具有复合运动模式的耦合驱动髋关节,通过髋关节两个电机选取不同的旋转方向和速度,产生多角度的复合运动。运用此腿机构研制具有12个主动自由度的原型样机。根据静态稳定裕度,设计了机器人静态行走步态,运用分布式CAN总线搭建机器人的运动控制系统。实验证明:四足机器人运动平稳,一个运动周期移动距离为32 cm,单足抬起高度为4 cm,满足设计的要求。     

基于ODE的四足机器人仿真平台研究

将虚拟样机搭建定义为两步运算,提出了利用ODE引擎进行机器人仿真平台设计开发的方法。设计并实现了的四足机器人仿真平台,在仿真平台上进行了四足机器人的步行仿真实验,验证了基于ODE引擎的机器人仿真平台开发方法的有效性和简便性。     

大型六足仿生平台机器人机构设计及运动仿真

在基于动物的运动本能分析后,进一步探求大型六足机器人的机构设计及直线行走和转弯运动的步态分析。基于三维建模软件NX5.0以及虚拟样机仿真软件ADAMS进行仿真,验证了大型六足机器人行走机构设计和步态分析的合理性,为后续实际研制大型六足平台机器人样机提供了前期研究和重要参考。     

四足步行机器人步态规划及稳定性分析

以四足机器人为研究对象,详细地分析了四足步行机器人的步态和稳定性的运动关系,并在此基础上给出了四足步行机器人步态设计数据和步态图.为进一步研究机器人实用化提供了可靠的数据.     

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。     

多自由度仿生机器人的设计分析与实验

基于现有仿生四足机器人仿形度不高的问题，设计了一种外形结构和运动机理与仿生对象高度相似，且具备多自由度腿足和躯干的仿生四足机器人。通过对仿生对象的分析和研究，得到了机器人的自由度、结构模块、外形尺寸等参数，并基于这些参数进行头部、躯干、尾部、四足等模块的结构设计。对设计的机器人进行受力分析，确定机器人整体和四足结构设计的合理性。将设计的机器人加工制作并集成样机系统，开展样机的运动测试实验，验证了机器人设计的正确性。     

四足机器人结构设计与运动学分析

通过对四足哺乳类动物的结构简化,确立四足机器人结构框架,并建立该机器人的运动学模型.对四足机器人的关节运动进行轨迹设计,同时利用ADAMS软件建立四足机器人的虚拟样机,仿真结果验证了运动学数学建模的正确性及结构设计的合理性.     

单自由度四足机器人腿部机构设计与分析

针对四足机器人腿部机构的自由度多导致传动控制复杂,腿部转动惯量大导致运动性能差,关节驱动换向导致冲击能耗大等问题,基于机构综合设计了一种由曲柄摇杆机构、四边形机构复合成的单自由度连杆式机器人腿部结构.采用解析法建立了腿部机构运动学模型,为实现足端迈步运动,规划了足端轨迹,并以足端轨迹运动为优化目标,建立了优化数学模型,运用MATLAB优化得到了腿部机构尺寸.在ADAMS软件中建立了机器人虚拟样机模型,采用对角步态仿真了机器人运动特性,验证了腿部机构设计的可行性.     

少驱动六足机器人结构设计与轨迹优化

设计了一种具有良好稳定性和越障能力的少驱动六足机器人。对少驱动六足机器人的整体结构以及行走步态进行了分析,在此基础上建立了机器人足端点轨迹方程,得到了机器人行走和越障时足端点的运动要求。以六足机器人运动平稳性为目标函数,综合考虑杆长条件、传动性能、几何结构、越障条件和边界条件五类约束,建立了机器人足端轨迹优化模型。利用MATLAB优化工具箱的约束非线性函数fmincon对影响少驱动六足机器人足端轨迹曲线的参数进行优化,得到了满足运动特性要求的机器人腿部机构尺寸。通过对优化后得到的足端轨迹的分析,证明了少驱动六足机器人腿部机构的合理性,为后续六足机器人的研究与开发奠定了基础。     

面向Trot步态的四足机器人单腿结构及其尺寸优化

四足机器人的单腿是整机的主要支撑单元,同时也是四足机器人底层的运动单元.因此,单腿的设计会直接影响四足机器人的运动能力.针对四足机器人最为常见的Trot步态运动特点,设计了一种能适应Trot步态的新型单腿结构,并从尺寸优化的角度对该新型单腿进行结构优化.数值计算的结果表明,优化后的单腿在增大工作空间范围、减小驱动力矩等方面提升显著,可作为底层结构集成到四足机器人整机系统中去,同时也为四足机器人本体的结构设计提供了一定的理论参考.     

自重构机器人硬件平台设计和突现控制算法研究

根据自重构系统的主要特点，设计了一种新型的同构阵列式模块化自重构机器人M—Cubes；基于多智能体分布式体系的控制结构，构造了多智能体的模块化自重构机器人实验平台，并给出了实验平台的设计策略、单智能体的结构设计、控制系统的硬件设计、单元模块的基本运动和机器人系统运动规划策略。利用Java3D开发了一个仿真环境，可以对控制算法进行测试评估。该试验平台的构建为进一步研究自重构机器人的控制变形算法提供了一个很好的测试平台。通过自重构机器人软硬件的评估，为进一步开发软硬件提供了一个参考度量。     

一种打羽毛球机器人的结构设计

为了提高人们体育锻炼的效果和效率,同时满足人机互动的需求,创新性地设计了一款可以打羽毛球的机器人。首先对打羽毛球机器人的具体任务和功能要求进行分析,然后对打羽毛球机器人进行总体结构的设计并完成结构装配,最后依据机器人的工作要求和机构方案进行控制系统的设计。实际应用表明：打羽毛球机器人能够模拟真人的发球方式,既可以机器人互打又可以实现人机对打,可以广泛应用于日常生活以及运动员的训练。     

一种基于ARM嵌入式系统的低成本小型移动机器人平台

文章介绍一种应用常见经济型器件构建的移动机器人平台,它满足低成本、装配简单、可扩展性好等要求。我们选择了高速低功耗的ARM芯片作为处理器,为机器人设计了丰富的功能,并与上位机视觉定位和控制系统结合,使其适用于导航与定位、运动控制策略、多机器人系统体系结构与协作机制等领域研究。     

基于Mobile-Android小型移动机器人平台控制系统

针对目前小型移动机器人控制系统存在的设计成本高、平台搭建困难、过度依赖网络的问题,将软件设计模式中的MVC模式应用于移动机器人控制系统设计,同时,在Android平台和Arduino控制板上使用Java、C语言进行了实验。提出了基于Android移动计算平台、结合蓝牙通信和无线局域网（WiFi）通信的小型智能移动机器人平台Mobile-Android。详细地描述了该平台的系统结构、控制软件,包括GUl界面模块、运动控制模块、命令配置模块、上位机与下位机通信协议等的设计与实现。在原型系统上初步的测试结果表明,该智能移动平台方案既能够实现智能移动机器人系统硬件平台的快速搭建,又能够充分发挥移动机器人的运动特性与智能手机的强大信息处理能力和控制能力;结合两者长处,获得了一个完整的智能移动机器人系统。     

开放式机器人的示教系统研究

通过现有机器人示教方式的分析,提出基于微软XPE的操作系统和PCI04平台,设计出友好的工业机器人示教系统。本文对示教系统进行用例分析、需求分析和软件架构设计。基于微软的XPE的开发平台,定制出符合要求XPE操作系统,能更适应机器人示教。应用VS2005设计出友好的人机交互界面,与主控机基于TCP／IP的通讯协议,设 计出高科技、友好的机器人示教系统。     

基于DSP的仿生机器人平台

根据六足昆虫的灵活结构搭建了一个基于DSP控制的仿生机器人平台。重点介绍了控制系统的设计，提出了一个机器人平台的程序结构。     

6R型串联机器人控制系统的软件实现

基于Windows系统平台和VC6．0编程环境,结合ACR9000运动控制器实现了机器人模块化控制系统的设计。整个系统能够实现机器人示教、机器人运动指令生成、指令识别与运动再现以及运动状态监控等功能。此控制系统在自主研发的多功能6R型串联机器人平台上运行平稳。     

棉花异性纤维分拣机器人抓棉手的结构设计

棉花中的异性纤维影响纯棉产品质量，采用智能机器人替代人工作业是新的发展方向。文章设计了一款具有5自由度棉花异性纤维分拣机器人。该机器人主要由四轮移动小车、液压升降平台、腰部、大臂、小臂、机械手等组成。针对棉花抓取与分拣，对机器人的抓棉手进行了结构设计，以滑环和连杆作为设计变量，优化了抓棉手的机械尺寸；同时，文章针对抓棉手指采用有限元方法进行了应变和模态分析，结果显示手指设计合理。     

Design of a high-impact survivable robot

This paper presents the design, construction, and testing of a two-wheeled low-cost mobile robot platform that has high survivability when subjected to large impact forces and general rough handling. The design of the drive transmission system and integrated suspension system is developed, along with general equations of motion describing their dynamics. Analyses were conducted to insure stability of the various subsystems and optimize parameters for the desired vibration characteristics. Equations of motion were also developed to describe the rocking chassis phenomenon inherent to the two-wheeled design. A flywheel compensation scheme which helps eliminate the rocking chassis problem is also outlined. An impact analysis combining theory and empirical data was used to predict the survivability threshold. Finally, three series of experiments were conducted, with the first two followed by design improvements. In contrast to currently available commercial robots, our new design employs a flexible mechanical platform capable of absorbing energy during high load impacts. This design was substantiated during the final tests when the robot survived a third story drop without any damage.