除锈爬壁机器人位姿分析与纠偏技术

根据除锈机器小车在钢铁立面上进行水平行走动作时容易出现位置偏移和姿态倾斜的现象,专门设计出一套机器人位姿纠偏控制系统.该系统主要包括除锈爬壁机器人的本体结构、机器人控制系统、以及纠偏控制中的关键检测元件的阐述介绍;构建车体静力学模型,深度剖析机器人位姿倾斜问题的产生原因;借助激光测距系统,建立位姿倾斜时的数学模型,分析其纠偏原理.本爬壁除锈机器人纠偏控制系统基于激光测距系统和电机反馈信息结合PID纠偏算法,通过PLC控制,达到运动过程中自动纠偏的目的,对小车位置偏移和姿态倾斜问题有一定的改善.并且通过仿真实验和现场样机测试证明了该纠偏控制系统的有效和实用性.     

KUKA工业机器人位姿测量与在线误差补偿

工业机器人因其良好的重复定位精度而被广泛应用于堆垛、搬运、焊接等工业领域,但其绝对定位精度低,限制了其在高精度制造领域的应用。通过构建工业机器人误差测量与在线补偿闭环控制系统,对工业机器人的误差进行在线补偿。该方法综合考虑了几何参数和非几何参数引起的误差,提高了其位姿精度。研究基于KUKA机器人传感器接口(Robot sensor interface,RSI)进行位姿误差补偿的性能。通过研究KUKA机器人末端姿态的表示方式,提出一种基于激光跟踪仪测量工业机器人末端姿态的方法,并设计试验研究机器人在其工作空间的位姿误差特点。对搭建的闭环控制系统进行位姿误差补偿试验验证了该系统的位姿补偿效果。试验结果表明,经过第二次在线误差补偿后,其绝对定位精度由原先的0.628 mm提升到0.087 mm,姿态精度接近0.01°。     

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.     

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。     

助老伴行机器人的设计开发

老龄化的加剧使得社会上体力衰弱、行走不便的老年人数量越来越多,针对老年人群的生活需求设计开发了一台助老伴行机器人。通过对老年人日常生活面临的困境的分析,确立了机器人的主体功能,并以此为基础对机器人进行了总体设计;在机器人总体设计的基础上,完成了对该机器人的整体结构尺寸设计,以及各功能部件的详细设计;同时还对结构姿态变换控制系统和基于触觉力的人机交互控制系统进行了设计,采用双电机差速驱动控制方法,实现机器人的前进、后退、转弯等动作。最后,搭建了结构姿态变换和在线行走驱动系统两实验平台,经试验验证,机器人结构姿态变换控制系统和人机交互控制系统满足设计要求,在线行走驱动准确率达到了96.1%,满足使用要求。     

一种多姿态爬杆机器人无线控制系统设计

基于一种多姿态爬杆机器人,设计了相应的无线控制系统。该系统由手持式控制器模块、多功能控制器模块以及直流电动机驱动模块等组成,可以通过无线方式控制机器人的七个直流电动机,实现机器人的直行、旋转和换向等动作。     

油罐内壁除锈爬壁机器人吸附机构设计

为提高在役油罐内壁除锈作业的安全性与可靠性,可采用爬壁机器人替代人工作业,在进行除锈爬壁机器人设计时,吸附机构尤为重要。考虑到爬壁机器人的作业表面为凹凸不平的锈蚀表面,以及要克服喷枪除锈的反作用力,文中设计了一种基于新型稳态永磁吸附操动机构原理的永磁吸附机构,基于传统的永磁操动机构,用永磁体代替传统永磁操动机构通过动铁芯作为驱动部件,磁力直接作用永磁体使合、分闸速度达到一致;针对传统永磁操动机构在合、分闸过程中不能准确复位问题,该永磁操动机构采用三稳态操动机构的理念,增设刚性弹簧来达到该永磁操动机构的自锁功能,该机构通过驱动轴连接永磁吸盘进行非接触吸附,着重解决了爬壁机器人在运行过程中吸附的稳定性及工作完成后摘取的方便性。文中还研究分析在该永磁吸附机构下,爬壁机器人在壁面静态失稳状态下的吸附力分布情况及运动学分析,结果表明该永磁吸附机构能够满足油罐内壁除锈机器人的吸附与移动要求。     

轮足混合式行走机器人运动学建模与仿真

结合足式机器人与轮式机器人的优点,提出了一种基于2(6-UPUR+3P)混联腿的轮足混合式行走机器人构型,并对该机器人进行了运动学建模与仿真分析.基于螺旋理论建立机器人并联腿部单支链的六维运动螺旋系,基于此得到1阶影响系数矩阵,进而推导出6-UPUR并联腿部的运动学模型;提出了机器人机身姿态调整算法,改善了机器人在静态步行步态下机身运动的平稳性;用Matlab算例仿真与Adams仿真对比验证得出运动学模型的正确性,用Adams/Simulink联合仿真验证得出机身姿态调整策略的有效性,为进一步进行轮足混合式行走机器人控制系统的设计奠定基础.     

肩关节在原点的关节式机械手位姿分析

为开发肩关节在原点且手部做三维运动的智能型关节式机器人实时控制系统 ,本文提出了用一个单位矢量有向角取代用三个单位矢量方向余弦描述手部姿态的新概念 ,提出了由关节变量确定位姿及由位姿确定各组关节变量的简单算法 ,探讨了手部姿态固定时的 16组关节变量 ,并通过实例说明了该方法。     

风电塔筒专用顶升机设计

本文针对风电塔筒转运吊装时存在的起重问题,提出了一种利用液压系统搭建的简易塔筒专用顶升机,并据此完成了顶升机液压系统设计,针对顶升机工作过程中倾斜姿态进行调平和对"虚脚"的消除,然后根据控制系统功能需求完成了控制系统的整体结构设计,构建了基于STC12C5A60S2单片机的顶升机控制系统,最后通过模拟电路板进行模拟实验,确定了控制系统能够满足设计需求。该方案的提出,为塔筒专用自卸顶升机的开发打下了坚实的基础。