下肢康复机器人移动底盘设计与分析

目的:设计用来承载整台下肢康复机器人的底盘机构,实现机器人在地面的全方位移动。方法:首先设计主动万向轮并对其解耦,然后结合偏瘫患者康复训练需求和机器人硬件结构,设计机器人底盘整体结构,然后对其进行运动学建模,最后进行实验验证。结果:完成了基于主动万向轮的下肢康复机器人移动底盘机构的设计和运动学分析,通过实验验证了底盘的全方位移动特性。结论:基于主动万向轮的下肢康复机器人底盘可以实现地面全向移动,满足偏瘫患者地面训练需要。     

龙门式十字变位全向移动起重机设计

本文设计了一款龙门式十字变位全向移动起重机,能够实现货物规矩起吊和变规矩摆放。在机械结构方面,采用减速电机,动力十足;应用用麦克纳姆轮,可在二维平面轻松实现全向移动;设计了可伸缩旋转的悬臂抓手,定位精度高,操纵方便。在控制方面,采用birdmen手柄扩展板、Basra控制板和BLE4.0蓝牙模块,可靠性高,抗干扰性强,能够对整机运动与起吊实施精准控制。针对调试过程中的问题,对初步方案进行了相应改进,使整机性能得到优化和提升。     

基于OpenCV的麦克纳姆轮全向平台的视觉循线设计

针对仓库、厂房等地对运送平台自主移动的需求,文中着重进行了麦克纳姆轮全向移动平台的摄像头循线算法优化设计.通过HSV与RGB结合分割的方式适应多背景的颜色分割.采用概率霍夫变换检测直线后,提出一种简化算法,可准确获得目标直线并减少运算量.在拐角与十字路口检测时引入凸包缺陷检测,通过算法的优化与几何条件的综合判定,做到准确检测.采用OpenCV编程,移植到Manifold嵌入式处理平台后,经实际测试证明,该算法能够达到实时分析的要求.     

全方位移动清扫机器人控制技术的研究

研制出一种全方位移动清扫机器人,可实现大面积区域室内地面的清扫服务。结构开放性、模块通用 性和反应快速性为原则,设计出一种适合于机器人服务的控制系统,提出了一种分级并行控制结构,阐述了硬件结构和软件流程,提出了电源管理和腔路转换两种节能措施,最后给出了现场试验结果。     

基于超声波传感器的风管清扫机器人避障功能设计

为解决风管清扫机器人在工作过程中容易与风管壁面发生碰撞的现象,本文利用超声波测距技术实现了机器人的自动避障功能。首先,介绍了HR-SR04超声波集成模块的测距原理和距离校正实验。其次,介绍了机器人自动避障功能的实现方法和自动避障功能在机器人上的应用。最后,为了检验风管清扫机器人避障功能的效果,进行了相应的测试实验。实验结果证明了超声波模块能够很好地完成风管清扫机器人自动避障功能。     

关于全方位移动机器人的运动控制分析与设计

全方位移动机器人具有三个自由度,通过控制三个驱动轮的速度,可以调整机器人的位姿和行走方向,能够快速、灵活地实现平面上的任意移动。但是,全方位移动机器人的控制是非常复杂的,需要采用并行控制。     

麦克纳姆轮平衡重式AGV叉车的总体设计与研究

基于麦克纳姆轮(简称麦轮)结构方式和具有零转弯半径的特点,该文对麦轮平衡重式AGV叉车总体设计进行了阐述。对总体布局中叉车重心的位置、总体参数进行了分析和研究。对行走系统的麦轮、伺服电机、减速机、及液压系统进行了计算。该文分析了全车动力源供电结构,导航方式、避障及安全系统。同时引入了叉车试验的4种稳定性在总体设计中进行分析与研究,全方位考虑问题,提高了总体设计的准确性和实用性,对成品的样机每一项技术参数指标满足国家标准试验要求。     

轮腿式爬壁机器人的永磁吸附装置设计与优化

目前,我国石油化工储罐的除锈、喷漆和检测等维护作业通常采用人工方式完成,工作效率低且具有危险性.爬壁机器人能够代替人工完成上述维护工作,但其常采用的接触式永磁吸附方式会影响其越障作业.为此,针对具有越障能力的轮腿式爬壁机器人,提出一种提高其永磁吸附装置吸附能力的设计与优化方法.首先,基于轮腿式爬壁机器人的越障原理以及永...     

毫米级全方位微型移动机器人的结构设计

根据微型机器人的要求 ,设计出实现全方位移动的微型机器人本体 ,该微型机器人外行尺寸仅为 8mm× 6mm× 6mm ,该微型机器人能达到较高的定位精度和转向精度。本文同时对该微型机器人运动的稳定性和全方位移动特性进行了论证 ,实验表明该全方位微型移动机器人结构合理 ,运行可靠 ,具有一定的先进性和实用价值。     

高层外墙清洗机器人的设计

目的设计一种可以为高层建筑外墙进行清洗的机器人,其主体结构包括行走机构和机器手机构。方法针对高层建筑外墙清洗作业需求,设计了基于电磁吸盘原理机器人的爬墙行走机构。采用PLC三轴联动位控单元技术,设计了具有清扫功能的机器手。结论利用行走机构中的电磁吸盘技术,克服了机器人墙壁拐角、墙缝行走效果不理想、行走速度慢等缺点,丰富了机器人工作环境,提高了清洗机器人的工作质量。     

全向车测量轮导引方式的设计与仿真

针对全向车位姿检测中由于麦克纳姆轮驱动打滑引起的整车运行精度测量误差大的问题,提出了测量轮自主导引方式,建立数学模型,并对AGV系统结构进行了阐述.设计方案中的整车六轮布局,采用四驱两从动,俩从动轮作为测量轮,运用差速原理获取自动导引全向车的路径信息,同时解决了现有单测量轮全向车原地回转状态下位姿无法精确检测的难题.提出浮动三自由度测量轮结构设计,实现实时接触地面,保证位姿检测的准确性,并对直线、曲线、原地自转三种典型运动状态下的位姿检测进行了ADAMS仿真,结果表明,此种导引方式可满足灵活设置路径下全向车位姿的精确检测,适用范围广.     

基于IGPS和麦克纳姆轮的AGV导航控制系统设计

目前常规使用的舵轮和差速轮自动导引车（automated guided vehicle,AGV）的精度和灵活性低,无法满足在大型高端产品装配过程中精确定位和导航的要求。为了进一步提高AGV的导航精度和柔性,提出了一种基于IGPS （indoor global positioning system,室内全球定位系统）和麦克纳姆轮的AGV高精度导航控制系统。首先通过IGPS高精度定位和坐标计算获取IGPS接收器的位置坐标,其次采用车体中心提取算法和坐标转换矩阵实现接收器坐标位置到车体中心坐标的转换,最后通过对全向移动AGV的建模,采用模糊PI控制方法对AGV的路径偏差进行纠正,实现AGV的精确定位和循迹导航。利用Simulink对模糊PI控制和传统PI控制进行仿真分析,结果表明,相对于传统PI控制,模糊PI控制响应速度快,调整曲线更平滑。同时,在基于IGPS的AGV试验平台进行试验,采用激光跟踪仪对AGV重复定位位置进行测量,结果显示定位精度达到±0.2 mm。研究结果对提高AGV的高精度定位能力具有借鉴意义,也为后续可移动机器人加工模式的研究提供参考。     

电力隧道自动巡检机器人设计与运动仿真

针对现有电力隧道巡检机器人自动化程度不足、视野和观测角度有限的问题,设计了一款子母式自动巡检机器人。其中：具有移动功能的巡检机器人母机能够完成主要的日常巡检工作,并具备越障、避障能力;具有攀爬功能的子机能够完成复杂环境、极限角度条件下的勘测任务。子、母机共同协作可完成整个电力隧道的自动化巡检。首先,基于总体功能需求,提出了巡检机器人各模块的具体形式,并完成了其自动巡检的逻辑系统分层设计。然后,基于虚拟样机技术,在ADAMS (automatic dynamic analysis of mechanical systems,机械系统动力学自动分析)软件中建立电力隧道运行环境,并结合运动学仿真分析结果优化巡检机器人母机的结构,以提升机器人在隧道内作业的平稳性并确保其所搭载的传感器均能正常工作。结果表明,母机结构优化后,巡检机器人能够平稳运行,传感器平台的抖动幅度在5 mm内,且搭载的各传感器均能正常工作,验证了该机器人方案设计的合理性。相关理论研究结果可为电力隧道自动巡检机器人物理样机的研制提供可靠的技术支撑。     

纳米材料

<正>美成功研发能在动物体内移动且具有自毁功能的纳米机器人美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的一个团队日前发布新闻公报说,他们开发出一种能在动物体内移动且具有自毁功能的纳米机器人,只有20μm长,通过它能够实现药物的精准投送。研究人员介绍说,这个机器人由高分子材料制成,外层镀锌,当它进入动物胃部时,锌就会与胃酸发生反应,产生氢气泡,从而推动机器人在胃部前行。更为安全的设计是,这种机器人在完成任务后还会自动销毁,不会有任何残留物。(新华社)     

基于全方位移动机器人的下肢康复训练研究

下肢康复机器人在临床康复领域的应用弥补了传统康复方法在客观性、有效性、实时性与趣味性等方面的不足。文章以人体下肢康复训练疗法及康复理论为依据,从临床康复的安全性、有效性、实用性及舒适性角度,解析出对下肢康复机器人机构、控制、传感器等方面的设计要求,并针对康复评价参数问题,提出了一种采用全方位移动下肢康复训练机器人获得动平衡参数及步态参数的方法。在分析人体下肢生理结构与临床康复对下肢康复机器人训练系统的特殊设计要求基础上,设计了能够提高人体下肢运动能力、实现多种训练方式、适用于不同患者、不同患侧康复训练模式的下肢康复机器人系统,对下肢障碍患者的康复以及临床医学研究起到辅助作用。     

轮足式包装搬运机器人减振装置设计

目的 为了降低轮足式包装搬运机器人在仓储运输等工作过程中受到振动冲击时对工作性能的影响,实现轮腿结合处的减振功能需求。方法 提出一种油压缓冲器与机械减振装置相结合的设计方案,分别用能量法和有限元法分析减振装置中主要弹性元件的刚度系数,比较采用不同结构弹性元件条件下驱动轮的刚度特性。结果 设计了具有油压缓冲器与平面S形弹性片的轮足式包装搬运机器人驱动轮机构,并进行了样机的轮式移动实验和环境冲击实验。实验过程中机器人的本体运动幅度波动很小,运行平稳,表明轮足式包装搬运机器人减振装置能有效地减少落地冲击,降低环境对包装件的物理冲击,验证了该减振装置设计的合理性与实用性。结论 该减振装置设计方案可以有效地减少轮足式包装搬运机器人在工作过程中受到的振动冲击,减小环境对包装件的物理作用,提高机械本体与电气元件的安全性,使它的工作性能更加稳定。     

全向自动导引车导向机构设计及其运动控制研究

针对麦克纳姆轮加工复杂,运动效率低,承载能力较弱及容易出现振动、打滑等问题,研发了基于轮毂电机的自动导引车（automatic guided vehicle,AGV）全转向导向机构,并根据该导向机构的控制方式--四轮独立驱动和四轮独立转向（4WID-4WIS）的方式,对该全向AGV进行了运动控制研究。首先,构建了该全转向导向机构的运动学模型,并进行了运动学分析,得出不同转向模式下全向AGV转速与转角之间的关系。其次,为消除该全向AGV移动时产生的路径偏差,提出了基于多步预测最优控制和模糊控制的联合路径跟踪控制技术,以提高控制精度和为路径跟踪提供充足的纠偏能力;进行了转向电机和轮毂电机之间的解耦控制,保证了转向电机和轮毂电机具有良好的输入输出响应。最后,通过实车实验验证了该全转向导向机构具有良好的运动效果,能够满足实际工况的要求,可为AGV在工业领域的应用提供一定的参考。     

室内地面清洁机器人路径规划

采用栅格法建立环境地图模型,利用沿边走的路径规划算法进行室内地面清洁机器人无障碍与避障路径规划与仿真试验.结果表明,在静态结构化环境中,清洁机器人能够沿内螺旋式“回”字型路径完成清扫任务,并成功避开障碍物和边界,自动定位和转向,清洁完毕机器人能够自动返回到初始位置.这说明沿边走的内螺旋式“回”字型路径规划方式是可行的.     

新型壁面清洗机器人的研究与设计

环境因素和功能实现是设计清洗机器人的前提条件,为此研究成功了一种更加面向对象的、带有视觉功能的、无线信号遥控的清洗机器人系统。从理论上推导了全方位移动车轮的磙子曲面方程,同时对清洗机构的物理清洗过程进行了详细的分析,仿真了清洗运动的轨迹。针对污水处理、水循环再利用等难题提出了切实可行的技术解决方案。实验证明该机器人的清洗方案对壁面清洗作业是成功的。     

基于改进目标检测算法的AGV避障方法研究

目的 针对食品包装的抓取和装配,利用人工成本高且容易装错等问题,基于方位特征(POC)方程的并联机构结构综合方法,提出一种以3PUPaR并联机构为主体的抓取机器人机构。方法 计算3PUPaR并联机构的自由度、方位特征集以及耦合度等拓扑特性,验证机构具有空间纯移动的运动特性,建立机构的运动学逆解方程,基于此,采用数值法得到机构的工作空间与运动灵巧度。并研究参数尺寸大小对工作空间与全局灵巧度的影响,以全局灵巧度和工作空间为优化目标,选择具有Pareto解的NSGA-II算法完成多目标参数优化。结果 结果表明,机构具有较大且连续的工作空间。结论 该新型三自由度并联机器人能够满足食品包装的抓取和装配时运动范围。