一种爬楼梯机器人的创新设计

针对现有爬楼梯机器人效率低、结构较复杂等缺点,设计了一款新型爬楼梯机器人。该机器人的爬楼梯装置由两套前后支脚具有高度差的支撑装置交错布置构成,在导轨式升降机构带动下做直线升降运动。通过两套支撑装置交替升降和驱动,使机器人支撑在楼梯上完成爬楼梯运动。主控芯片选用STM32,通过串口通讯实现遥控控制。该爬梯机器人能够平稳、快速和高效地实现爬梯功能,通过改装可转化成适用于不同领域的爬梯机器人。     

一种轮组结构爬楼梯机器人的传动和结构设计

针对楼梯结构的变性,研制了具有爬梯强适应能力的轮组机构。该机构保证机器人具有良好的机动性,能够在平地行驶、爬楼梯、跨越障碍等动作状态间很好的过渡转换。介绍了机器人的结构特点及其运动功能实现,并对机器人的传动结构布局、传动实现、轮组设计等内容进行详细阐述。     

一种新型链式自重构机器人模块的设计

提出了一种新型链式自重构机器人模块的设计方法。该模块主要由移动机构、模块间的连接器、关节驱动机构、电力和驱动系统、通讯和控制系统以及感知系统组成,模块通过自重构后组成链式机器人,并能完成移动和越障的功能。对模块的设计主要采用了履带行走、形状记忆合金、谐波齿轮、传感器、集成控制芯片等技术,优化了模块的结构,提高了模块的性能。     

一种新型的微型机器人

提出了一种新型的微型机器人的驱动机构。此种微型机器人能够在充满液体的弯曲的微型管道内运行。当它在充满液体的微型管道内运行时 ,在它的周围会自动形成一层液体动压润滑膜 ,此润滑膜能避免它与管道壁发生直接接触。详细分析计算和试验研究了此种微型机器人在具有不同半径、不同粘度液体的管道内运行时的速度和形成的液体动压润滑膜厚度。结果表明 ,此种微型机器人能以较快速度在管内悬浮运行。此种微型机器人特别适用于进入人体内腔和血管     

一种新型的机器人动力学算法

本文利用Dencwit-Hartenberg齐次转换矩阵特有的微分性质,通过引入Q矩阵,完全消除了递推拉格朗日公式中各递推关系式所含的做分项,从而提出了一种不含数值微分的递推拉格朗日机器人动力学算法。本算法大大方便了计算机编程和运算,进一步提高了拉格朗日动力学方程的运算效率。     

一种新型的机器人移动结构

给出一种四周履带式或四周轮式的机器人移动机构。以蛇形机器人为例,则是在它的顶面、底面和二个侧面均安装有履带或轮式移动机构。该机构的特点是在机器人发生倾翻、侧面碰到障碍物或走在“V”形路面上的情况下,均能继续移动。这种结构也可应用到其他移动机器人上。     

一种新型跳跃机器人研究

基于袋鼠腿部结构设计了一种四连杆跳跃机器人,通过凸轮使四连杆变形以拉伸弹簧存储弹性势能,通过凸轮行程的突变使得拉簧收缩释放能量进行跳跃。在机构原理的基础上设计了实验样机。将样机模型导入动力学分析软件Adams进行了仿真实验,并对制作出来的实体样机进行了实验验证。实验跳跃高度可达两倍身长,拉簧弹性势能利用率为70%。结果验证了四连杆跳跃机构原理样机设计及理论分析的正确性和合理性,并分析了影响跳跃能力的几个主要影响因素,得出结论并给出改进方案。     

一种新型排管电缆微型检测机器人的机构设计

随着国民用电需求的快速增长,地下电缆输配电在城市电力输送中的应用越发广泛,对于地下排管电缆的巡检已成为保证电力输送安全可靠性的一项重要任务。目前对排管电缆的巡检大都采用人工停电检测的方法,这种方法效率低、安全性差,并且伴随一定的经济损失。为解决上述问题,这里设计了一种新型排管电缆微型检测机器人,该机器人能够在电缆排管这类的狭小且不规则的异形管道内行走。其中,弹簧装置的设计进一步提高了机器人的稳定性与对不同管径的管道的适应性,微型步进电机驱动保证机器人有足够的牵引力,并且为其他传感器的集成提供了有利的平台,安全线的设置保证机器人即使遇到特殊状况也不会搁浅在管道内。这里建立了已敷设电缆排管内剩余空间模型以及机器人的三维模型,给出了机器人的具体结构参数及运动参数,对该机器人在排管内的状态进行了受力分析和适应性分析。分析结果表明,该机构能够实现在电缆排管内的平稳运行。     

一种输电线路机器人的设计

超高压输电线路巡检与作业机器人沿输电线路行走时,需要跨越双挂点悬垂线夹障碍。针对这一功能需求,设计了一种能够快速跨越双挂点悬垂线夹障碍的输电线路机器人。在设计中,对机器人构型进行了分析,提出了设计方案,并进行了越障规划。这一输电线路机器人的双臂采用平行四边形机构,通过铰接在平行四边形机架和连架杆间的电缸伸缩改变双臂的形状,实现越障。通过仿真验证了输电线路机器人设计的正确性和可行性。     

一种新型智能仓储机器人原理样机研制

传统仓储机器人主要针对大型物料作业且自由度较少而不够灵活,为解决上述问题,设计了一种新型的智能仓储机器人,其具有更多的自由度且针对小型元器件。分析了该机器人的运动学特性,建立其D-H连杆坐标系,推导机器人运动学的正逆解,对末端轨迹函数进行规划,基于MATLAB软件编程对运动学及轨迹函数算法进行了验证。样机实验验证表明该机器人达到了预期设计效果。     

阶梯攀爬机器人结构及控制方案设计

针对阶梯攀爬机器人工作过程中的楼梯攀爬及避障问题,对阶梯攀爬机器人机械结构、机器人阶梯攀爬方式、差速驱动方式下机器人运动方程进行了分析,对阶梯攀爬机器人行驶过程中障碍物检测、避障控制策略进行了研究;基于模糊控制原理,建立了阶梯攀爬机器人模糊避障规则,提出了一种基于MC9S12XS128单片机以及超声波传感器的阶梯攀爬机器人障碍物检测、避障及楼梯攀爬控制系统,并利用所研制的阶梯攀爬机器人样机进行了机器人避障、楼梯攀爬测试。测试结果表明,基于变形轮与行星轮相结合的阶梯攀爬机器人机构可以实现阶梯攀爬机器人避障及攀爬楼梯的功能,控制系统可以准确、迅速判断障碍物以及楼梯所处位置,并依据所建立模糊避障规则完成避障及楼梯攀爬任务。     

电力铁塔攀爬机器人直线推杆机构设计与分析

面向输电系统检测及维护作业的自动化,提出并设计了一种可以在电力铁塔表面自由移动的五自由度双臂关节式攀爬机器人,以期代替人工完成危险的高空攀爬检测作业任务.该电力铁塔攀爬机器人机构紧凑,左右机构对称,创新采用直线推杆机构实现两臂张合功能,此机构可良好支撑机器人双臂,相比传统关节设计采用的大转矩电机直驱方式,大幅度降低了对驱动电机的转矩要求.建立了机构CAD模型.进行了静力学分析,并在动力学仿真软件Adams软件环境下进行仿真.通过和电机直驱关节方法比较,分析和仿真结果均表明采用直线推杆机构可减小驱动电机转矩.样机试验结果表明电力铁塔攀爬机器人系统的设计组成原理合理,系统方案成功可靠.     

仿人型爬杆机器人的设计

仿人型爬杆机器人的设计,通过模仿人爬树的动作,即用双手和双脚分别夹放树干,配合身体伸缩实现上下爬行,从而实现爬杆机器人的蠕动式爬升。由于蜗轮蜗杆承载能力强并且具有很好的自锁能力,在需要具有很强自锁能力的机械中,蜗轮蜗杆机构被广泛应用。爬升部分采用电机正反转驱动蜗杆带动蜗轮旋转,通过带动四杆机构的摆动,实现爬升的动作,并对爬升过程中的杆进行了受力的分析,确定了其爬升的必要条件。     

滑动式爬壁机器人负压吸附机构低能耗设计

为解决目前滑动式爬壁机器人能耗效率低下的问题,将低能耗设计技术应用到负压吸附机构设计中.开展了机器人安全吸附、负压吸附机构流体力学分析,得到了机器人工作负压、流量与吸盘尺寸、密封裙尺寸的关系,建立了机器人总体能耗与机器人尺寸之间的关系,并提出了应用现代计算流体力学方法,在负压发生器即离心风机上进行了流场仿真,对其特性进...     

一种全方位爬缆机器人的设计与分析

提出了一种应用于缆索维护的爬缆机器人机构实现方案,该机器人采用中心可转向的轮式驱动;介绍了机构组成及工作原理,在建立缆索曲线约束模型的基础上分析了机器人的驱动力,计算出了机器人能够在斜缆上工作所需要的临界驱动力;讨论了机器人在斜缆上工作时机器人轴和缆索轴不重合而出现偏心的原因,提出了减小偏心的方法,并计算出了为保持机器人对斜缆的适应性所需要的最小偏心量。实际应用表明,该机器人能够实现在缆索上的全方位运动,可适用于不同粗细的缆线,适合完成一系列缆索自动维护工作。     

油罐容积检测用爬壁机器人控制系统研制

本文讨论了爬壁机器人的控制系统设计。该机器人为石油油罐测量专用机器人。文中阐述了该机器人控制系统设计需考虑的几个问题，介绍了该系统的软、硬件。     

基于章鱼吸附机理的爬壁机器人吸附技术

章鱼吸盘具有较强吸附力和较低的能量消耗,其吸附机理对爬壁机器人吸附技术具有重要的借鉴作用。主要论述章鱼的吸盘结构和吸附机理,为研究学者提供了章鱼吸附的基础理论,促进中国爬壁机器人吸附技术的研究与发展。     

高机动性小型清洁爬壁机器人的研究

基于负压吸附原理,设计一种新型高机动性小型清洁爬壁机器人.描述机器人机构,对机器人爬壁稳定性和可靠性进行详细分析,给出其控制系统.该爬壁机器人具有小巧灵活、机动性好的特点,且有良好的应用前景.     

履带式船舶除锈爬壁机器人关键机构设计

研制了一种履带式船舶除锈爬壁机器人.该机器人本体和负载质量较大,对吸附机构的驱动性能要求较高.设计了爬壁机器人吸附机构,选择了磁性材料、确定了磁路结构并实现橡胶封装;设计了爬壁机器人传动机构,选择了传动方式,确定了链条张紧装置;选择了关键驱动部件.样机试验表明,爬壁机器人结构和工艺设计合理,工作状况良好.     

含柔性吸附材料的攀爬机器人振动特性与稳定性分析研究

为了提升攀爬机器人壁面运动稳定性从而提高其工程应用能力。针对攀爬机器人壁面运动过程的振动与动力学耦合特性问题,本文设计制作了一种含柔性吸附材料的攀爬机器人。基于刚柔耦合原理,获得刚性体与柔性体运动学递推关系,利用拉格朗日原理建立攀爬机器人动力学方程。推导得到反应动力学耦合程度的数学模型。通过仿真分析得到运行相同位移情况下,通过调整加减速时间比例使得机器人振幅下降35%,分析得到一定范围内攀爬机器人刚性质量与吸附材料弹性模量增加通过降低动力学耦合程度降低攀爬机器人振动响应。通过样机实验测量了攀爬机器人负载能力与不同运动阶段真空度与流量的稳定性。研究为攀爬机器人的驱动控制策略与工程应用奠定基础。