一种四足磁吸附爬壁机器人运动学分析及仿真

为实现爬壁机器人在不同曲率的铁基壁面上可靠吸附和自由运动,设计了一种能够全方位运动的四足磁吸附爬壁机器人。首先运用修正的Grübler-Kutzbach(G-K)公式对机器人进行了自由度分析。然后采用D-H法建立了机器人行走腿的连杆坐标系,分析了行走腿的正逆运动学。接着将机器人视为并联机构,分析了运载平台的正逆运动学,给出了逆运动学的解析解,并使用了一种基于牛顿法的求解含有冗余方程的数值算法得到了正运动学的数值解,建立了完整的机器人运动学数学模型。为了验证所建数学模型的正确性,使用Matlab根据所建数学模型编写计算程序,在Matlab和Adams中分别做了相同的正逆运动学仿真进行对比验证。最后使用螺旋理论得到了机器人的雅克比矩阵,结合Grassmann线几何理论分析了机器人的正逆运动学奇异位形,并验证了非冗余驱动时的一种正运动学奇异位形,给出了避免奇异性发生的方法。自由度分析结果表明运载平台具有六个自由度,能够完成空间全方位运动,机器人的结构设计合理;Matlab和Adams的仿真结果一致并且正逆运动学能够相互验证,说明了所建的数学模型的正确性,为机器人的运动控制、轨迹规划提供了理论基础;奇异性分析得出了机器人的奇异位形,为避免机构奇异性的发生提供了方向,利用逆运动学奇异性实现了无功耗静止。     

四足机器人Trot步态规划与仿真分析

为了提高四足机器人对角步态的稳定性,缓解对角步态摆动相两条腿不能同时着地的问题,从足端轨迹优化、足端初始位置选择这两方面进行步态规划.通过D-H法建立四足机器人运动学模型,几何法求运动学逆解.基于零冲击原则优化足端轨迹函数,选取8种不同的初始足端位置进行仿真.从足端冲击力、机体位移、俯仰角、滚动角、偏航角的变化等方面分...     

一种四足式爬壁机器人控制系统的研究

四足式爬壁机器人控制系统采用分级控制的分布式结构,上位机采用ARM结构的高级单片机,下位机采用微型直流电机伺服控制器,通讯方式采用RS232总线．文章介绍了该控制系统的软硬件体系结构,以及通讯管理模式．分析表明该控制系统方案及设计是可行的．     

仿生蠕动型机器人动力学分析与仿真

为提高蠕动型机器人的适应性和行走效率,根据腹足动物蠕动原理,设计了一种可应用于人体大动脉血管介入诊疗的新型蠕动式机器人,该机器人的摩擦力控制模块使固定相与移动相的体节单元与管壁之间具有不同的摩擦系数,从而提高了蠕动效率,使机器人运动更平稳,承载能力更强。描述了机器人的结构与行走原理,分析了机器人在大动脉流场环境中的受力,利用空间算子代数方法,建立了机器人动力学模型,通过试验验证了机器人行走原理,在此基础上进一步进行了任务仿真,测试了机器人在不同环境中的动力学性能。样机试验和仿真的结果表明这种仿腹足动物蠕动式机器人达到了预期目的,而建模和仿真的方法对于其他类型蠕动式机器人也具有借鉴意义。     

基于ADAMS的四足机器人运动仿真研究

作为工业机器人的一个主要研究分支,多足机器人具有很强的环境适应性和运动灵活性,正在日益受到重视。应用三维建模软件UG建立了四足机器人的模型,导入到虚拟样机分析软件ADAMS中生成虚拟样机模型,并对四足机器人进行了步态规划,利用MATLAB计算得到机器人关节运动轨迹,导入到ADAMS中,模拟了机器人的实际运动状态,得到其爬行轨迹。利用虚拟样机进行仿真为多足机器人步态规划的研究提供了一种良好的试验方法。     

液压驱动四足仿生机器人的结构设计和步态规划

论文主要介绍了山东大学机器人研究中心研发的液压驱动四足仿生机器人。目的是设计能够适应复杂地形环境,具有高动态、高负载能力的液压驱动四足机器人。基于骡／马的生物仿生,构造了具有被动结构、基于液压驱动的四足机器人腿关节结构,满足了机器人稳定控制和高负载能力的需要。基于四足机器人的运动学和逆运动学模型,规划了机器人稳定的对角小跑动步态。实际液压驱动四足机器人平台的实验验证表明了机器人结构设计的合理性和步态规划的有效性。     

一种粗糙壁面爬行机器人的设计与实现

为实现针对粗糙壁面的低噪声爬行机器人,对生物足部特性探讨研究,分析了一种粗糙壁面爬行机器人的机械结构及其运动学原理,利用仿生四杆机构设计主体爬行机构,足尖采用锋利的爪钩结构,单足由多足趾组成,足趾为具备局部自由度的弹性结构,对粗糙墙壁面具有自适应性,设计完成粗糙壁面爬行机器人的样机,并深入分析足尖切入粗糙壁面角度对攀爬可靠性的影响.最终通过实验分析,验证了爪钩的足部结构设计、材料选择的合理性.     

四足仿生机器人的分层实时控制系统

针对山东大学机器人研究中心自主研发的液压驱动四足仿生机器人对控制系统的实时性和稳定性要求,设计实现了具有3层结构的分层式控制系统,包括环境感知层、控制执行层和远程控制层,给出了控制系统总体设计方案。利用基于Socket的网络通信技术及基于管道和线程的进程间通信技术,完成了系统中实时数据通信;采用命名管道技术实现了传感器驱动模块挂载,利用MySql数据库技术实现了系统运行过程中的数据备份。通过挂载激光扫描仪数据采集子进程和Trot步态控制任务实验表明,该分层式控制系统的通信实时性良好。     

四足宠物机器狗动态步行规划与仿真

以四足宠物机器狗爱赛比为研究对象,分析机器狗步行机构组成,建立关节结构模型,根据仿生学原理对四足机器狗的对角线一致的步态运动进行了分析与规划,利用Matlab对步态规划进行了仿真并采用关节控制器验证了对角线一致的步态运动分析与规划的正确性。步态规划为四足机器人实现高速行走提供了一种可行的方法。     

仿生八自由度四足机器人仿真与结构设计

介绍一种四足机器人,在SolidWorks中建立模型,采用虚拟样机、机械系统动力学自动分析软件ADAMS对四足机器人进行仿真研究,利用仿真研究的结果采用现有零件搭建实体.利用美国国家仪器公司的嵌入式系统myRIO搭载双核ARM9来控制舵机和传感器,进而控制四足机器人的八个关节,实现四足机器人的前进、后退、左转、右转等基...     

仿生机器人研究进展及仿生机构研究

以自然界仿生对象为基础,介绍了国内外现有的5类仿生机器人——仿飞行生物机器人、仿陆地生物机器人、仿水下生物机器人、仿水陆两栖生物机器人及仿人机器人的研究现状及最新进展,详细阐述了每种仿生对象的特点,仿生机器人的基本结构、性能特征及应用前景.在分析仿生机器人机构特性的基础上,提出并阐述了仿生机器人仿生机构的冗余驱动原理、欠驱动仿生原理、变胞结构设计、运动稳定性设计、高承载自重比设计,以及新型仿生材料设计等重要研究内容.     

机器人位姿重复性测试及计算的一种新方法研究

本文提出了一种经济、简单的新方法测试机器人的位姿重复性,简化了计算的公式,减少了计算工作,具有一定的实用价值.     

用于机器人性能分析的机械随动式测试系统

为了对工业机器人进行性能测试与评估，采用连杆机构原理研制一种机械随动式测试系统。由于采用了细分处理技术，从而提高了测试分辨率与测试精度，实验表明该系统能起初地反映出工业机器人的性能指标。     

基于"荷花效应"的MEMS功能表面仿生技术

微机电系统（MEMS）正在成为新崛起的大规模产业和各国政府竞争的至高点，但随着其特征尺度的日趋减小，表面效应显著增强，由此引起的摩擦磨损、表面粘附等问题成为制约MEMS发展的瓶颈。论证了“荷花效应”应用于MEMS领域仿粘减摩的机理，探讨了类荷叶仿生功能表面的制作方法，并给出了初步试验结果。     

仿生鳃金龟外甲壳玻璃纤维增强复合材料的研究

运用扫描电镜实验观察鳃金龟外甲壳内部的微结构,发现其类似于纤维增强复合材料,具有几丁质纤维增强角质化蛋白质基体的结构特征.仔细观察发现其中存在网络状的纤维非均匀铺层.针对发现的非均匀纤维铺层结构,仿生制备具有类似结构的网络筋织物增强GFRP.结果表明:非均匀的纤维铺层结构能较好地改善单层GFRP的拉伸强度和弯曲强度,使其具有较高的弯曲强度和稳定性,可用较少的材料承担较大的载荷.     

驼足与沙地相互作用的研究

进行了驼足的力学特性分析；驼足接地印迹、驼足与沙地相互作用的三向应力分布的试验；平板与沙两种作用方式下沙土承载能力的试验。试验得到的结论为沙土行驶的仿生轮胎设计提供了理论依据。     

基于贝壳表面形貌仿生的船舶绿色防污研究

分析了船体表面海洋污损生物的附着规律,以贝壳为仿生对象,提出了基于贝壳表面微结构与反附着机理的船舶绿色仿生防污新技术的实现路线,采用二维功率谱分析法确定了贝壳表面的合适采样条件,基于二维双正交小波变换对贝壳表面形貌进行了分离,提出以舟形藻作为附着试验目标生物来探讨贝壳表面抗海洋污损生物的附着机理,对防污机理的验证方法进行了阐述。     

一种新的机器人动力学算法

本文在文献的基础上,对自行推导的基于凯恩方程的机器人动力学递推算法作了进一步改进和完善。改进后的算法很易于计算机实现,而且不仅适用于全旋转关节机器人,也适用于既含旋转关节又含移动关节的机器人,还可以不经拆链就能较方便地解决含有闭链结构的机器人动力学问题。本文将该算法与传统的几种动力学算法在计算效率方面进行了比较。     

机器人动态模拟的研究

本文给出了机器人运动学通用计算公式及动力学计算方法。应用该方法可对不同类型的机器人动态特性参数进行计算分析,从而为机器人的设计提供了理论依据。