履带机器人机械臂姿态优化

研究一类危险环境下搭载重型检测仪器及其保护壳等工作设备的履带式底盘结构侦查机器人的机械臂支撑性能。由于负载较重,地面随机激励、越障冲击振动可能给机械臂关节造成一定的损伤甚至失效,所以,需要对此类重型机械臂进行运动姿态仿真研究。针对路面随机激励对履带机器人搭载的机械臂的影响进行了理论分析,并用Recurdy软件建立了履带机器人模型。通过理论计算、仿真和实验,推导出了机器人搭载的机械臂运动时的最佳的姿态。本研究对履带式机器人研究设计和优化提供了重要的依据。     

六履带机器人结构参数与越障性能的关系

鉴于业界内对六履带机器人结构参数与越障性能之间的关系的研究以及机器人结构设计时理论依据的相对不足,力图从六履带机器人的结构特点和障碍特征着手,探索出六履带机器人对台阶、斜坡、沟道等典型障碍特征的越障性能。在此基础上,得出了机器人的越障性能与其自身结构参数及越障姿态间的内在关系,并通过理论分析和Matlab仿真求出六履带机器人最佳越障性能及对应的结构与位姿参数,为六履带机器人的结构优化设计以及越障时机器人的姿态控制提供了理论依据。     

一种履带式机器人设计及其越障分析

针对核工业管道内壁情况的检测,设计了一种六履带四摆臂式移动机器人.该机器人具有越障、跨沟、无线遥控和图像采集等功能.详细介绍了履带式机器人机械结构和控制系统的设计过程,并对制作的机器人进行了越障性能分析和相关实验验证.     

关节式履带机器人越障性能分析

以关节式履带机器人为研究对象,详细描述了机器人攀爬楼梯的越障动作规划,考虑了摆臂动作对机器人在越障过程中质心变化的影响,同时以摆臂的初始姿态和特殊姿态作为几何约束条件,基于质心运动学方程和最优化方法分析了机器人的结构尺寸与楼梯台阶宽度、高度、夹角之间的关系,得出了机器人越障的最大高度、宽度,并采用Matlab对机器人的越障性能进行模拟仿真,仿真结果表明了理论分析的正确性,为优化关节式履带机器人的越障性能提供理论依据。     

核电站巡检应急履带机器人越障分析

针对机器人在核电站复杂环境中的地形通过要求,设计了一种具有双摆臂的履带式机器人,通过建立摆臂履带机器人越障性能分析的参数理论模型进行虚拟仿真和理论分析,以低阶梯、高阶梯、楼梯和沟壑等多种障碍物作为分析障碍物,分析了双摆臂履带机器人的系统参数与越障性能的关系.仿真结果表明,设计的双摆臂履带机器人具有较好的越障能力.同时,...     

核电站巡检履带机器人力学分析与运动规划

履带机器人具有强越障的结构特点,能够在核电站中代替人进行高频次巡检等任务,而履带机器人的输出特性和越障过程的姿态是决定机器人越障能力的两个关键因素。针对核电站复杂环境的越障需求,设计了一种双摆臂履带机器人,以阶梯和斜坡等障碍物作为分析障碍物,建立了双摆臂履带机器人的输出力矩计算模型,以楼梯作为核电站的关键障碍物,进行了双摆臂履带机器人的越障姿态规划,并在双摆臂履带机器人平台上进行了实验测试,验证了履带机器人的越障能力。     

基于铰链六杆机构的变形式履带机器人结构设计

在简单的单节双履带移动式机器人基础上,提出一种基于铰链六杆机构具有自适应变形能力的履带式移动机器人。自适应变形机构通过改变机器人前导轮的角度和高度来提高机器人的越障能力以及对地面的适应能力,尾部摆臂模块使用差动齿轮装置与机器人主履带相连接,可起到调整质心位置、辅助支撑、越障的作用。这种移动变形机构不仅提高了驱动电机的使用效率,也简化了机器人的控制系统,使机器人能够以最优的运动姿态穿过复杂路面。     

轮履变结构反恐机器人设计及运动学分析

针对轮履复合式反恐机器人轮和履带分开设计,结构不紧凑的问题,提出一种轮履变结构反恐机器人新型机构设计。轮式移动和履带式移动可相互转变,使机器人具有机构可重构的特点,从而使机器人体积减小,结构更加紧凑,既能采用轮式方式快速移动,又能采用履带方式进行越障。通过对机器人进行运动学分析和在RecurDyn软件中进行越障仿真研究,验证了机器人的越障性能,同时为后续机器人实验研究提供了理论依据。     

履带式移动平台前角大小对其越障能力的影响

通过对履带式移动平台越障时受力进行理论分析,利用Recurdyn软件的Track(LM)模块建立了履带式移动平台虚拟样机模型,并对移动平台在不同前角越障时进行仿真、测试、记录、分析,研究其越障能力与前角大小的关系。从仿真结果的数据曲线中得出履带式移动平台的前角增大会引起履带越障性能下降,同时由前角增大带来的履带张紧力变化增大会导致其越障所需驱动力矩的增大而使越障变得困难。本研究对其他履带移动平台的设计和优化提供了重要的依据。     

履带式越障机器人系统设计

针对复杂地形环境的巡检作业,设计了一种履带式越障机器人。分析了复杂地形特点,确定了履带式越障机器人的系统方案,进而利用组件对机器人及越障机构进行了设计,并搭建了履带式越障机器人机械本体结构。基于BASRA主控板搭建了履带式越障机器人控制系统,并采用模块化的设计思想编写控制系统程序,进行了履带式越障机器人的越障性能试验。试验结果表明,履带式越障机器人可以顺利爬越2层台阶障碍物,为能够在复杂地形下进行巡检作业的机器人研究提供理论依据。     

摆臂前置救援机器人运动特性分析

介绍了国内外对履带式救援机器人方面的研究,分析当前摆臂式履带机器人机械结构复杂、制造成本高、参与救援较少的国内现状,同时介绍了前置摆臂式履带救援机器人的机械机构和相关的现实意义。分析了之前基于D-H质心模型研究仅考虑质心纵坐标与越障高度关系的局限,在MATLAB中建立越障时质心横、纵坐标的数学模型,分析了其他非结构地形的越障机理,并借助ADAMS进行运动仿真,观察机器人的运动特点,取得相关数据指导当前正在制作的实验样机。阐述了前置摆臂履带救援机器人对当前柔性履带机器人、群体机器人、分布式救援系统、复杂操作平台的开发与实验具有积极作用。     

一种关节式轮履混合机器人的设计与运动分析

针对移动机器人在发展中存在的问题,综合轮式、履带式等不同移动机构的特点,设计了一种关节式轮履混合机器人,详细分析了其机械结构。该机器人具有多种运动模式,根据运动环境的不同,可以在纯轮式运动与纯履带式运动间切换。基于齐次坐标变换矩阵分析了机器人的质心稳定性与越障性能,建立了其质心方程与越障方程。实验证明,这种机器人能够充分发挥轮式运动与履带运动的优点,机动灵活,速度快,并且具有很强的地形适应能力和越障能力。     

分析履带机器人越障能力优化

对于履带机器人来讲,越障能力的优化是其性能升级的关键。以此为中心进行详细研究,根据在履带摆臂机器人为研究对象,分析机器人主体结构与运行原理,及时做好越障性能测试,以此达到升级履带机器人的目的。     

一种变电站带电水冲洗机器人的机构设计

针对变电站内部环境特点及作业任务需求,提出了一种平稳性高、越障能力强及环境适应性好的新型带电水冲洗机器人机构。介绍了包含履腿复合机构的履带式移动底盘机构构型,分析了移动底盘的工作机理、行走模式及越障流程。利用DH法建立了折叠式机械臂的运动学模型,分析了机器臂的作业空间。分析与仿真结果表明,机器人移动底盘能够适应台阶、斜面、凹凸路面等多种环境,跨越电缆沟、台阶等多种障碍物,验证了机器人机构设计的可行性、合理性及可靠性。     

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。     

双曲柄滑块机构变形履带机器人越障机构设计和分析

提出了一种采用对称布置的双曲柄滑块机构改变履带外形的越障机器人。该机构能够通过曲柄的转动对履带的外形和张紧力进行主动控制,以使履带的形状更好的与障碍物相适应,从而提高机器人的越障能力。对该机器人的结构和原理进行了阐述,并对其越障原理和越障能力进行了分析,为变形履带机器人的设计提供了新的思路。     

双摆臂履带可变形机器人的稳定性研究

针对履带不可变形机器人越障性能差的问题,对双摆臂履带可变形机器人的最佳越障性能以及机器人在越障过程中的稳定状态进行了研究。选取了两种具有代表性的障碍物类型,建立了其数学模型,将机器人的质心分布与转动惯量分布作为考虑因素,研究了机器人爬越坡道的倾覆稳定性、滑移稳定性与攀爬台阶的静态稳定性、分步动态稳定性,通过数值分析验证了计算结果的有效性与准确性,得到了机器人处于稳定状态的充分必要条件,进而得到了机器人翻越障碍的临界条件与能够翻越的最大数值。研究结果表明:双摆臂履带可变形机器人具有良好的地形适应能力与越障能力,任务完成度和执行效率高,越障过程机器人状态稳定。     

基于RecurDyn的履带移动机器人统一动力学仿真分析

针对履带式移动机器人的研究主要集中在履带式行走机构和不考虑车体在其他装置影响下,履带移动机器人的运动性能。以搭载6自由度机械臂的履带式移动机器人为研究对象,分别推出机械臂、履带移动平台的运动学方程和包含机械臂的整车统一动力学方程,并运用多体动力学软件Recur Dyn构建动力学模型。通过模型,分析了机械臂与履带移动平台在动态交互影响下,整车的行驶特性,得到了整车在不同预紧力、不同路面下的运动性能。结果表明,在机械臂动态影响下履带移动机器人的预紧力为8KN最为合适,且其在黏土上的各项行驶性能均优于干砂。     

基于ADAMS的双曲柄滑块机构变形履带机器人越障过程分析与仿真

针对复杂环境下移动机器人越障性能的要求,提出一种采用双曲柄滑块机构改变履带外形的越障机器人。利用被动自适应装置,对履带变形过程的张紧力进行主动控制。介绍了该机器人的整体结构,阐述了其越障机构的设计和实现过程,分析验证了履带变形前后长度保持不变。为检验设计方案的有效性,对机器人爬坡、攀爬台阶和转向过程进行了分析,并利用ADAMS软件进行仿真。通过动画模拟机器人越障、转向的实际过程,验证了其越障、转向性能。     

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。