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。     

基于单目视觉的并联机器人末端位姿检测

高效、准确地检测机器人末端位姿误差是实现运动学标定的关键环节。提出一种基于单目摄像机拍摄立体靶标序列图像信息的末端执行器6维位姿误差辨识方法,构造具有平行四边形几何约束的四个空间特征点,并以平行四边形的两个消隐点为约束,建立空间刚体位姿与其二维图像映射关系模型,实现末端位姿的精确定位,然后以Delta高速并联机器人为对象,进行了运动学标定试验,验证该方法的有效性,为这类机器人低成本、快速、在线运动学标定提供重要的理论与技术基础。     

四自由度小型搬运机器人的设计

基于工业用搬运机器人体积大、价格高的问题,设计了一款四自由度小型搬运机器人,以满足实际需求,实现搬运的功能。现对该机器人机械结构的平行四边形机构组、末端执行器、基座以及驱动系统和控制系统的设计进行了简单介绍。     

基于ADAMS的手康复机器人运动学仿真分析

文中基于手指的生物学特征与ADAMS,设计了一种手指康复训练机器人,机器人通过平行四边形连杆机构进行关节独立驱动,实现对手指的屈曲/伸展运动训练,通过对机构进行运动学仿真,分析了机器人驱动关节速度、角速度及角加速度特性,结果显示符合手指的运动学特性,可以作为手指康复机器人的机构模型。     

钻井平台作业机器人手部平动机构设计研究

钻井平台的作业机器人对于提高钻井作业效率、改善钻井作业条件、增强野外作业安全性具有重要意义。文中针对某油田使用的钻井作业机器人的作业臂系统进行相关分析,重点分析用连杆机构和平行四边形机构实现机器人末端机构姿态控制的运动学和动力学特性机理,得到一些有益的结果。     

三臂式巡检机器人重力平衡及其转向越障方法

提出了一种由4组平行四边形机构串联组成的新型三臂式巡检机器人机构,该机构能够通过调节机器人的姿态来满足越障过程中的重力平衡要求。给出了机器人越障流程规划,并对转向越障中的关键步骤进行了分析,利用二分逼近优化算法搜寻满足重力平衡条件的越障姿态,给出了满足重力平衡约束条件的运动学逆解求取方法,实现了机器人重力平衡约束条件下的转向越障运动。分析结果表明,该新型三臂式巡检机器人具有转向跨越障碍的能力。     

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。     

微创手术机器人多从操作臂系统结构设计

为提高微创手术机器人术前定位效率和末端可操作性,设计了一种新型微创手术机器人多从操作臂系统,其包括术前定位机构和远心机构两部分.该系统的基座可以安装3条手术器械臂和1条内窥镜臂.远心机构通过平行四边形机构实现末端不动点,在俯仰、翻滚、平移3自由度的基础上添加冗余自由度,增大了工作空间.为便于医生术前对远心机构高度的调节...     

饮料生产线码垛机器人的设计原理

对应用于饮料生产线的双平行四边形结构码垛机器人的设计原理进行了研究。设计了机器人的机构原理图,开发了机器人的运动学算法,进而建立起机器人运动控制系统与机械系统的连接。采用几何包络方法绘制了机器人的工作空间,为机器人在生产线中的布局提供了依据。借助激光追踪仪标定了机器人的几何参数,保证了机器人的定位精确性。     

一种足式管道清洁机器人管径自适应结构设计

设计一种足式管径自适应管道清洁机器人,该机器人行走部包括基于丝杆螺母副及平行四边形机构的管径自适应机架和拥有自锁防滑功能的偏心轮足部。该机器人能在变管径中行走,给出了管径自适应范围的计算方法。     

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。     

一种关节式履带移动机器人的爬梯机理分析

通过对自主研制的具有前关节臂履带式移动机器人爬梯机理的分析,提出了同种结构机器人实现连续攀爬楼梯的必要条件,并规划了机器人的爬梯步态,为同类型机器人的结构设计与优化提供了依据。     

Optimal design of hand-carrying rocker-bogie mechanism for stair climbing

Transporting heavy packages while climbing stairs can be a very difficult or dangerous task. In situations where this task is frequently required such as construction sites, workers would use equipment such as a back rack for convenience, but still it becomes a difficult task as the weight increases. In this paper, we propose a stair climbing hand-carrying cart based on the rocker-bogie mechanism. We conduct an optimal design of the kinematic variables of the rocker-bogie mechanism for stable stair climbing using Taguchi methodology. Fluctuations and a tilted angle during stair climbing are considered to formulate the objective function. Three different shapes of typical stairs are selected as user conditions to determine a robust optimal solution. The results are verified by experiments using a testing set-up of three stair profiles, and the experimental results are compared with simulation. We expect that the results of this research can be applied to stair climbing robot design.     

Novel design of a small field robot with multi-active crawlers capable of autonomous stair climbing

Mobile robots often encounter complex obstacles during their operation, not the least of which are stairs. Suitable mechanical structures and adequate control algorithms are both equally important in stair climbing. This paper proposes a novel design for a multi-active crawler robot (MACbot) capable of autonomous stair climbing. The MACbot has four track modules for extended mobility and a recovery arm that facilitates self-rescue capabilities. By adopting the proposed smart clutch mechanism, the MACbot can provide a variety of motions with a minimum number of motors. This paper presents a static analysis for the mechanical design and details the stability analysis for an autonomous stair climbing algorithm. A series of experiments show that the MACbot can autonomously climb stairs reasonably well.     

采用弹簧和行星齿轮传动的阶梯攀登机器人的开发

本文提出的自推进移动机构可攀登阶梯但无传感器或判别算式.开发的腿一轮可动机器人采用弹簧和行星齿轮能适应障碍和克服重力.弹簧作用于前轮攀登一级,而行星齿轮则具有滚动、行走和跳跃的功能,从而使通过阶梯和障碍.已经进行了详细的设计,并设计了具有大量仿真结果的试验模型.同时还通过攀登高阶梯楼梯的试验,证实了设计的试验模型的合理...     

面向助力机器人设计的人体负重楼梯行走下肢运动研究

利用Motion Analysis公司开发的步态分析系统对12名测试对象分别进行不同负重(0kg,10kg,20kg,30kg)的上楼梯行走实验,检测出上楼梯过程中,下肢关键点的三维坐标值及脚底与地面间的反作用力及力矩,通过建立人体下肢动力学模型,获得行走过程中下肢各关节的运动学及动力学行走数据,并分析出随着负重的增加,下肢各关节的运动变化特征。揭示了人体不同负重上楼梯过程中下肢各关节的运动机理,获得的运动学及动力学数据为下肢助力机器人的设计提供了重要的理论依据。     

曲柄摇杆式爬楼梯装置设计

针对星轮式爬升机构稳定性指标r值较大,影响运行稳定这一问题,提出了一种曲柄摇杆式爬楼梯装置.研究了曲柄摇杆机构杆长对运动轨迹的影响,并对装置进行设计,使其r值减小了22％;应用SolidWorks软件对装置进行建模及爬楼过程仿真,得到其空载和施加载荷时的运行轨迹图,确定了方案的可行性;并进行样机测试,验证了装置的运行稳...     

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。     

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。     

小型吸附式爬壁机器人机械结构及平衡性

设计并制作了一种爬壁机器人,代替人类完成攀爬和检测任务,其主要功能包括在垂直平面上的直线行走、任意曲线行走、两垂直墙壁内角的翻越、垂直墙壁与水平面之间内角的翻越等.机器人采用两层结构,上下层由铰链连接,上下两层之间通过一铰接的移动副产生相对移动,完成爬壁机器人躯干的移动动作.吸附式爬壁机器人的吸附功能由连接在腿上的吸盘完成.机器人由真空发生器产生真空,使真空吸盘与墙面紧密吸附.根据机器人的各种运动姿态,分析了该机器人墙壁吸附的平衡条件,导出了选择吸盘及气压元件的标准;经仿真与实验,该机器人可以达到设计的功能.