新型八足步行仿生机器人的研制

设计了一种新型的八足步行仿生机器人的机械结构,并建立腿部运动学方程。基于虚拟样机技术对该仿生机器人进行了腿部机构优化设计以及机器人爬坡能力、通过非平整路面能力、转弯步态规划等功能仿真分析。仿真结果表明,该仿生机器人机构具有控制简单、运动灵活、爬坡能力良好、转弯半径小等特点。最后研制出了该机器人小型实物样机,通过实物样机测试验证了其诸多优良性能。     

基于PRO/E的双足机器人仿生膝关节的设计

针对现有带膝双足机器人在行走时对初始条件敏感、稳定区域小的问题,本文把四连杆多轴仿生膝关节引入到机器人腿机构中,设计出一种仿生性更强的双足机器人仿生膝关节。借助于三维建模软件PRO/E进行了膝关节和膝部传动机构的机构设计和优化设计,并对该机构的自由度进行分析。结果表明,此设计满足所需要功能要求。研究结果有助于深入理解人类步行的自然动力学特性,也为改进和提高双足步行机器人的动态性能提供了借鉴意义。     

基于SMA驱动模块的仿生水母机器人

通过对海月水母的仿生性研究,设计制作了一款仿生水母机器人。为实现水母钟状体的收缩与释放动作,基于形状记忆合金(SMA)丝设计了一款新颖的具有类似于人工肌肉功能的驱动模块,详细描述了该模块的结构参数和制作工艺,并对其电气特性进行了测试研究。仿生水母机器人由6组SMA驱动模块辐射对称组装构成,采用了基于中枢模式发生器(CPG)网络的仿生控制方式,实现了水母机器人三维空间内多模式游动。最后,针对水母机器人不同的运动模式进行了多组实验,水母机器人游动数据验证了控制模型的有效性。     

仿水母推进的水下机器人的设计与仿真分析

以仿水母推进的水下机器人为研究对象,设计其机械架构,并就推进步态进行分析,进一步利用ADAMS软件建立了该仿生机器人的虚拟样机,对该仿生机器人进行了动态模拟仿真实验。具体地,研究了在推进过程中仿生机器人扑水柔性片、外撑杆、与线性轴承的速度和位移随时间变化的关系,以及该仿生机器人机构协调能力。仿真结果表明:该仿生机器人在一定介质流体系数下有着较好的机构协调能力,各运动曲线连续、平缓且呈周期性,可满足实际需求。     

多足仿生步行机器人的机构设计与功能分析

设计了一种新型的多足仿生步行机器人的机械结构,运用D-H齐次坐标变换矩阵建立其运动学方程,并以最大越障能力为目标函数以连杆长度为约束函数对腿部机构进行优化,得出最佳多足仿生步行机器人的机械结构。基于虚拟样机技术对该多足仿生步行机器人进行爬坡能力、通过复杂路面能力、转弯步态规划等功能分析。仿真结果表明该多足仿生步行机器人机构具有自由度少、控制简单、运动灵活、爬坡能力良好、地形适应性强、转弯稳定性好等特点。     

六足仿生机器人的设计与制作

基于仿生学原理,设计与制作了一款六足仿生机器人。利用UG NX10.0软件建立虚拟样机,实现机构的运动仿真,给出分析的步骤和方法,得到六足仿生机器人的运动轨迹和运动规律。利用3D打印技术制作了实物样机,并对该样机进行了实验,实验结果表明该机器人具有较好的机动性。     

仿生毛毛虫机器人的设计

提出了仿生毛毛虫机器人的运动原理,设计了新型基于曲柄滑块机构的仿生毛毛虫机器人运动机构。其具有反应速度快、结构稳定的特点。同时完成了控制方案的设计并给出了机器人的运动特性方程。     

下肢假肢机构的仿生构形设计与实验研究

下肢机构的仿生构形设计一直是拟人机器人与康复假肢研究的重要课题。通过测量、分析健康人体下肢结构构形与步态模式特征,利用相似性原理,对下肢假肢机构进行仿生设计,结合实际科研项目的样机实验分析。所设计的新型下肢机构在运动学和力学规划模式上逼近真实人体,能够实现拟人化的功能代偿,也可为机器人的拟人化设计提供设计参数和实验对比的依据。     

一种甲壳虫式仿生机器人设计

为进一步推动仿生器械的发展与运用,设计并制作了一种新型的甲壳虫仿生机器人。机器人主要由平行四边形升降机构、载物台、上部壳体、旋转钳及主控板等组成。分析了机器人的机理,对控制部分进行了设计,并制作实物模型。样机模型尺寸为52 cm×65 cm×73 cm,经试验测试得到机器人最大行进速度可达0.58 m/s,利用后轮调向机构实现灵活转弯功能;升降机构最大高度可达30 cm,完成一次升降的运行时间约为39.25 s。甲壳虫仿生机器人的设计为仿生器械的研究提供了新思路。     

6-PSS仿生下颌咀嚼平台工作空间分析及其优化

仿生下颌机器人是可以模拟人类下颌运动行为的机器人,在食品科学、生物力学、牙科学等领域具有广泛的应用前景。人类下颌系统驱动肌肉不对称、生物力方向不同,实现其运动的仿生机构较为复杂。根据机械仿生原理,首先建立基于6-PSS并联机构的仿生下颌机器人模型。运用Matlab软件,根据并联机构位置逆解求得其空间位置逆解,并利用UG三维软件进行仿真,以验证机构设计的可行性。其次,根据人类生物特性,对仿生下颌机器人的工作空间进行分析,并以球副转角、驱动杆干涉作为约束条件,对机构进行结构优化。     

仿生人体足部行走特性的两足机器人足部设计

人体足部的触地模式和结构柔性是人体行走平稳的重要特征和保障。研究论述在双足行走机器人足部设计中仿生人体足部特征对提高其行走平稳性的作用机制,并提出一种基于直线驱动、具有空间三并联五杆柔性机构的机器人仿生足部。参照人体足部行走实验的位移和形变数值,进行了仿生机器人足部的强度设计和柔性设计。通过有限元分析,对仿生足部在全足支撑相位的柔性、强度和触地受力情况进行了验证。     

油浸式变压器故障检测仿生机器人结构设计及分析

油浸式变压器故障检测仿生机器人是一种可以辅助电网中大型油浸式变压器或者换流器故障检测的机器人。根据仿生学的特点,提出了油浸式变压器故障检测仿生机器人的设计方案,研究了仿生机器人的机构原理及设计过程。针对仿生机器人的密封舱体、驱动机构、沉浮机构的结构设计进行详尽的阐述。基于ANSYS分析平台对仿生机器人的运动学进行仿真分析,验证了仿生机器人整体设计的合理与可靠性。     

3-P_CSS/S球面并联肩关节机构优化与仿生设计

以实现人体肩关节结构和功能仿生为目标,提出以3-PCSS/S(PC表示具有环形导轨的移动副,S为球面副)球面并联机构为仿生肩关节的原型机构,并针对其开展机构优化与仿生设计。将具有环形导轨的移动副PC等价为转动副,进行机构的位置反解并求解其运动雅可比。应用遗传算法,依据所确定的姿态工作空间约束条件,以机构姿态工作空间的点数为优化目标,对机构尺寸参数进行全局优化;提出偏置设计以扩大机构输出转角范围,提高肩关节的灵活度。研究工作对人形机器人肩关节实体仿生设计及其研制具有理论指导意义和工程应用价值。     

一种仿水黾新型水上行走机器人的研究

水黾是一种可以在水面上行走的昆虫,基于水黾水面行走原理,提出了一种新型的仿生水上行走机器人,该机器人利用电磁铁驱动,基于曲柄滑块机构及并联原理设计了机器人单腿驱动机构,驱动机器人的划动腿在水面中形成椭圆形的划水轨迹.并模拟仿生原型水黾结构,采用6条腿结构方式设计了水上行走机器人整体机构.基于虚拟样机技术对驱动机构、水上行走机器人整体机构进行了建模和运动仿真,验证了机构设计的合理性和功能实现的正确性.在实验室环境下,基于水上行走机器人工作环境的特殊性,设计和制作出了水上行走机器人样机.     

新型仿生猎豹机器人的机构设计与功能仿真

设计了一款新型仿生猎豹机器人的机械运动结构,该结构设计采用汽油机提供原动力,通过液压系统驱动各个关节运动。并运用D-H齐次坐标变换矩阵建立其腿部关节的运动学方程。Pro/E软件建立猎豹机器人的三维模型。基于ADAMS虚拟样机技术对该仿生猎豹机器人进行了腿部关节的优化仿真设计,以及平面路面行走,奔跑跳跃障碍能力的仿真分析。仿真结果表明该仿生猎豹机器人机构设计合理,运动稳定可靠,具有直线、转弯行走能力和奔跑跳跃障碍能力好的特点。     

仿生螃蟹机器人的设计与实现

基于对螃蟹特性的分析,运用仿生学原理设计了一款具有创意结构的仿生螃蟹机器人系统。采用模块化设计方法,对该机器人系统进行了硬件设计及算法软件设计,实现了诸如搬运、避障、扫雷,以及娱乐等多种功能。在复杂路况等环境下进行搜救与探测等方面,该机器人具有较好的应用潜力。     

电活性双稳态机构及其在软体机器人中应用的研究进展

电活性双稳态机构兼具电活性材料的仿人工肌肉快速电致变形能力及双稳态机构在两个位置上精准定位的特性,是新一代具有主动响应能力的机械机构,在航空航天、医疗康复、生物仿生等机器人领域中具有重要的应用前景。综述梳理和分析近十五年内电活性双稳态机构的研究成果,按照运动方式可分成面内运动与离面运动,按照结构设计可分成一体化与非一体化。通过增加额外的机械机构,可将电活性双稳态扩展为三稳态,将静态驱动扩展为动态谐振驱动。基于电活性双稳态机构的软体机器人具有更精准的位移输出和更迅速的运动响应,可实现多物体的自适应抓取、仿生弹舌驱动,变刚度等功能,以及发展具有在陆地、水下和空中的运动的柔性软体机器人。目前的电活性双稳态机构在设计方法、控制机制、稳态状态调控、制造技术中存在诸多前沿问题,需要机械、力学、材料等多学科知识的交叉融合。     

六足仿生机器人避障功能的设计与实现

搭建了六足仿生机器人机械机构,并选用伺服电机驱动,设计了以PIC单片机为核心的机器人控制系统。在该控制系统的设计中,增设了红外线传感器模块,根据红外线测距原理,使机器人具备了良好的避障能力,从而使得该六足仿生机器人具有良好的稳定性和自适应能力。     

基于齿轮传动的结构仿生螃蟹机器人设计

基于螃蟹的结构特性,运用仿生学原理设计了一款由八只足和两只钳螯组成的仿生螃蟹机器人。控制行走步进电机驱动齿轮曲柄摇杆机构实现螃蟹机器人的横向行走、转向等基本动作,控制升降步进电机驱动齿轮齿条机构实现钳螯的升降,控制摆动舵机实现钳螯的左右摆动,控制抓取舵机驱动两不完全齿轮双摇杆机构实现钳螯的抓取。该仿生螃蟹机器人传动灵活、动力传递效率高、维修方便,有很好的路况适应能力。该机器人在复杂路况下进行搜救与探测等方面,具有较好的应用潜力。本文为极端环境下的多足仿生探测机器人的传动设计提供了借鉴和参考。     

蠕行式仿生变直径杆爬行机器人的设计

设计研发了一种利用电机驱动凸轮机构、曲柄连杆机构、摆杆机构等实现在变直径杆上攀爬的非智能的蠕行式仿生爬杆机器人。在对机器人灵巧的结构和工作原理作出说明的基础上,进行了运动学建模和仿真分析。实验表明,该机器人爬行稳定,工况好。