基于仿生水母机器人的机械臂设计与仿真分析

为满足海洋探索及水下侦察的任务需求,设计一种多自由度仿生水母机器人。在Matlab 分析软件中利用 Robotic Toolbox 建立水母机械臂模型,进行运动仿真,分析其运动学和动力学,得出角速度、角加速度等曲线。依 据反推出的力矩曲线,对导入到Adams 中的3 维模型进行驱动仿真,采用Jtraj 函数对四自由度仿生水母机器人的机 械臂进行5 次多项式轨迹规划,并构建一个简单的BP 神经网络控制算法。仿真结果表明：各运动曲线连续、平缓 无突变,可满足实际需求。     

六足机器人轮腿结构设计与仿真分析

针对移动机器人在复杂地形环境适应能力弱的问题,设计一种新型六足轮腿复合式机器人.对机器人的基本结构及轮腿结构进行设计,阐明轮-腿模式转换机理,简述腿式三足步态及轮式步态规划,利用ADAMS软件对机器人进行动态仿真,并对轮腿结构进行有限元分析.仿真结果表明:六足机器人轮腿结构满足设计要求,能通过转换轮腿结构使机器人以腿式或轮式模式移动,兼具腿式、轮式2种机器人的优点.     

军用轮、腿混合四足机器人设计

为设计一种可以在迈步行走、有动力轮式机动、无动力轮旱冰式滑行3种运动方式之间灵活转换的轮、腿混合四足机器人,提出一种采用3-PUPS机构的超冗余、可变胞并联机械腿,其构型可以通过伺服电机的抱闸锁定实现变胞变换,从而使机械腿能根据任务需求实时改变自身构型和性能。在建立机械腿3-PUPS机构的运动学和静力学模型基础上,通过定义运动学和静力学性能评价指标,分析了机械腿尺寸参数对其各性能评价指标的影响规律,从而确定机械腿一组使机械腿运动学和静力学性能较为均衡的结构参数,并研制出机械腿的实验样机。建立轮、腿混合四足机器人整机的通用运动学模型,定义机器人整机的性能评价指标,分析机器人整机尺寸参数对其各性能评价指标的影响规律,并确定整机尺寸参数值,在此基础上完成了轮、腿混合四足机器人整机的设计方案。通过一套专用机器人标定系统对机械腿的实验样机进行位姿测量实验。研究结果表明：机械腿运动平台的实际运动沿x轴方向最大偏差为0.041 mm,沿y轴方向最大偏差为0.040 mm,沿 z轴方向最大偏差为0.040 mm;绕z轴姿态角最大偏差为0.041°,绕y轴姿态角最大偏差为0.043°,绕x轴姿态角最大偏差为0.045°;机械腿实验样机达到了通用式工业机器人的精度水平。     

采用指数积的三自由度机器人运动学方程

在给定组成运动副相邻连杆相对位置的情况下,可确定机器人末端执行器的位姿.运用指数积公式将开链机构的运动方程表示成运动旋量的指数积,由此提供机器人运动学方程的完整几何表示方法,能简化机构分析.即求得运动旋量,得到运动学的几何描述,最后用指数集建立关节式三自由度机器人的运动学方程.     

变电站巡检机器人结构设计与分析

针对机器代替人在变电站巡检的发展需求,设计一款带云台升降功能的巡检机器人,代替人工对变电站 进行日常巡检。介绍机械结构设计、控制系统搭建,建立机器人运动学和动力学模型,运用Matlab 进行稳定性仿真 分析,将实验得到的各行走电机驱动力矩与仿真得到的各行走电机驱动力矩进行对比。结果表明：该设计模型正确、 样机稳定,可为巡检机器人在执行巡检任务过程中在不同行驶坡度下控制升降杆高度和行驶加速度提供理论依据。     

四足仿生移动平台技术发展综述及关键技术分析

在了解国外主要研究机构及其主要研究成果的基础上,对四足仿生移动平台的技术发展及其关键技术进行了总结和分析,并就四足仿生移动平台未来发展趋势进行了展望.     

由2自由度并联髋关节构成的脊柱式四足步行机器人步态规划和稳定性分析

针对四足机器人研究中的承载能力低、行走平稳性差问题,设计了一种由2自由度并联髋关节构成的脊柱式四足步行机器人。采用解析几何法和坐标变换法对机器人站立腿和摆动腿进行运动学建模,根据足端位置逆解求得了髋关节变量,进而提出一种无膝关节四足机器人的直行步态、定点转向步态和爬楼梯步态规划方法。基于运动学模型和步态规划方法,通过数值仿真分别得到步态周期内瞬时稳定裕度数据和重心高度变化数据,结果表明四足机器人有较好的稳定性。机器人步态试验验证了该步态规划方法的合理性和有效性。     

隧道电缆巡检机器人结构设计及其力学性能分析

为利用机器人代替人工完成隧道电缆巡检,设计一款带云台升降的吊轨式巡检机器人并对其行走过程进 行力学分析。根据隧道内具体环境的要求,确定机器人工作原理与系统构成;对机器人的主要结构模块进行设计, 并搭建机器人传感与控制系统;基于达朗贝尔原理建立机器人行走过程力学模型,通过仿真对其行走过程中的驱动 力变化规律进行分析。仿真结果表明 ：该机器人满足行走速度大于0.8 m/s、爬坡能力大于15°以及转弯半径小于 0.5 m 的性能指标,具备可行性与实用价值。     

三关节仿生机器鱼的设计与验证

为提高推进模式机器仿生鱼的游动效率,以鲨鱼为仿生对象,设计一种三关节仿生机器鱼平台。依据鯵 科鱼类游动机理,采用大扭矩舵机模拟鲨鱼的摆动,通过CPG 的控制算法实现机器鱼在不同速度档位的游动、转弯 等动作,通过PID 算法实现了机器鱼的定向巡航游动,并对机器鱼样机进行测试验证。测试结果表明,该设计可为 三关节仿生机器鱼设计提供参考。     

双横臂独立悬架运动学分析与优化设计

首先,针对双横臂悬架特性,采用空间机构运动学理论,对悬架导向机构与转向梯形机构进行运动学分析,然后,利用Matlab编程,实现了从初始坐标输入——悬架系统运动学计算——轮胎定位参数判断——悬架系统的支点位置优化设计的功能.最后,针对某车型悬架系统进行设计计算,优化了悬架支点位置,优化后的轮胎定位参数均达到良好的变化趋势.     

汽车双横臂独立悬架的运动学分析和计算

利用机构运动学中的坐标变换以及数值计算的方法对汽车双横臂独立悬架系统进行运动学分析,从而建立悬架系统结构的运动模型.实例的优化结果表明,将传统机构学方法与现代数值计算方法相结合,使悬架设计的更为精确和清晰,提高了工作效率.     

炮弹飞行运动状态的全局灵敏度分析

出于外弹道测试或导航控制等需要,常在炮弹上安装各种用于飞行状态测量的装置。由于炮弹在发射及飞行中的状态受到各种随机因素的干扰,直接影响弹载测量装置的输出。为了更好地开展试验设计及相关数据处理工作,采用三轴陀螺仪测量炮弹转动角速度、三轴加速度计测量弹丸加速度、磁力计测量炮弹姿态角的方案,以五自由度刚体弹道方程组为基础,采用基于蒙特卡洛打靶的Sobol’全局灵敏度分析方法,就3种传感器的输出对初速跳动、起始扰动等因素的敏感程度开展定量研究。定量分析结果表明,初始偏航角速率和初始俯仰角速率对陀螺仪沿弹体径向的输出、加速度计沿弹体径向的输出和磁力计轴向输出的影响较大,初速对陀螺仪轴向输出和磁力计沿弹体径向的输出的影响较大,阻力系数对加速度计轴向输出的影响较大。