齿轮抓取机械手运动学建模与仿真

齿轮精整是利用数控精整冲床去除齿轮上毛刺以提高齿轮精度的一道工序,该工序需要将齿轮放置在冲床工作台的指定位置,且具有较高的定位精度。为了实现生产的自动化,提高生产效率,减少因人工疲劳所导致的危险事故,设计了一种齿轮抓取机械手来代替人工完成齿轮的放置并保证定位精度。分析了机械手各个运动构件与末端执行器在空间的位置关系,利用D-H法建立了机械手的坐标系,并在连杆坐标系简图的基础上,利用齐次坐标变换对机械手进行运动学建模。为机械手的运动规划和控制奠定基础。     

绳传动四足爬行机器人的结构设计与仿真分析

设计了一种四足机器人,采用绳传动和"十"字型髋关节相结合的腿部结构,足部采用具有可复位和减震功能的双弹簧结构。采用Creo Parametric和Adams软件联合建立虚拟样机,对机器人整体进行直向爬行步态仿真,结果表明机器人可以按规划的步态稳定行走。对比电机直接驱动四足机器人的仿真结果表明:绳传动机器人具有更好的运动性能。     

适应不同重力环境的仿壁虎机器人运动仿真

针对不同重力环境下仿壁虎机器人的运动稳定性、运动高效协调性等问题,基于四足机器人的步态规划现状和仿壁虎机器人自身特定的机械结构,设计了仿壁虎机器人在g、0、-g 3种环境下的足端轨迹和运动步态。在ADAMS仿真软件中研究了机器人的运动学和动力学特性,得到了仿壁虎机器人稳定爬行与脚掌黏附力、足端轨迹和运动步态的关系。探讨了仿真结果的合理性和局限性,为仿壁虎机器人在实际环境中的稳定运动奠定了理论基础。     

一种螺旋行走方式管内机器人控制系统

对一种采用螺旋行走方式管内机器人进行了单片机的控制研究,介绍了机器人的螺旋行走原理,研究了其单片机控制系统.实验结果表明,在该单片机控制系统下,机器人具有良好的运行状态和应用价值.     

基于Matlab的教学型机器人空间运动轨迹仿真

根据教学型机器人的实际结构特点，利用Matlab中SimMechanics工具箱建立了运动学仿真模型。并进行机器人关节空间和直角坐标系下的运动仿真。仿真结果表明利用仿真模型可以准确、有效地得到机器人的运动参数和运动轨迹，为机器人分析设计提供了可靠依据。     

架空高压输电线自动爬行机器人的研制

研制了一台沿架空高压输电导线自动爬行和跨越障碍物的机器人。机器人的承重行走采用伞形轮来实现，伞形轮的越障运动由槽凸轮机构控制。机器人的爬行运动采用行程放大机构和抓握机构来实现，爬行的协调运动和抓紧力的自适应控制由集成电液伺服系统实现。机器人可携载检测和通信设备，对输电线路进行巡检作业。     

焊接机器人虚拟样机的设计及运动仿真

随着焊接机器人技术的成熟,产生了很多值得去发展和研究的领域;同时,也为今后更好地改善工人的工作条件,提高生产率和产品质量,增强企业的竞争力,打下了坚实的基础。本文首先在AD—AMS软件中完成了机器人的虚拟样机建模;然后,添加了各个部件之间的约束,通过分析机器人多体动力学模型当中的动力学理论,对理论进行了相关求解,进一步将得到的数据进行了分析,实现了机器人运动学仿真;最后,得到了机械手各个部位的运动学仿真数据。通过研究各个部位在运动过程中的关键力学性能,为焊接机器人的设计、研制及工作效率的提高提供了重要参考依据。     

基于一种弹簧联轴节的管内蠕动机器人弯道通过性分析

针对目前国内外管内蠕动机器人对弯道连续工作能力不理想的问题,提出了一种可以在不同曲率管道内部行进的一种弹簧联轴节管内蠕动机器人的转弯机构。通过对这种管内蠕动机器人及其转弯机构组成、工作原理、位姿以及运动几何分析,得出其在不同曲率管道运动特性的相关公式,利用Adams对其进行仿真分析,验证相关理论分析,进而确定弹簧联轴节管内蠕动机器人转弯机构的各项设计参数的相关理论准则。     

水泥装车机器人结构设计与分析

针对袋装水泥在人工装载过程中,装车效率低、劳动强度大、环境恶劣等问题,研发一种高效、环保的水泥装车机器人,并设计结构紧凑的机械臂。首先对机器人各部分的功能、结构和具体的几何尺寸进行详细的分析说明,其次在机械结构设计的基础上,利用D-H参数法对机械臂建立运动学模型,得到其运动学正逆解形式并初步验证。最后,利用Solidworks软件建立机械臂三维实体模型并导入ADAMS环境下进行运动仿真,验证结构设计的合理性和可行性,为样机的制造提供依据。     

仿人机器人手臂动作模仿系统的研究与实现

为实现最直观的人机交互方式,与仿人机器人的动作模仿,建立了仿人机器人系统.利用Kinect体感摄像机的骨骼追踪技术,采集示教者的重要关节骨骼点三维空间坐标,对采集到的数据进行霍尔特指数平滑滤波处理.基于骨骼数据建立机器人手臂重要关节的数学模型,将骨骼数据转换成相应伺服电机控制信息.并发送到仿人机器人主控制器驱动各关节伺...     

摩擦力不确定的机器人液压驱动器的精确控制

基于H∞鲁棒控制器来改善机器人液压系统位置控制性能。首先经液压动力学和机械动力学分析,建立液压驱动系统的数学模型,摩擦力采用Dahl模型。然后按系统参数标称值设计基于混合灵敏度的H∞鲁棒控制器,对权值函数进行优化选择。最后经仿真和实验验证得出如下结论：该控制方法可以有效抑制摩擦力参数误差对位置跟踪控制的影响,尤其在速度换向时摩擦力模型的不确定性产生的影响,显著减小了位置跟踪误差,且该控制器稳态和过渡性能都优于传统PID控制器。     

四足步行机器人关节位姿和稳定性研究

四足机器人爬行控制的关键是关节位姿的确定、机器人稳定性的判断和摆动腿顺序的选择.提出了一种求解关节位姿驱动变量的有效方法,此方法能获得满意的四足机器人步行步态.通过定义立足点的静态稳定区域提出了一种机器人稳定性分析的新方法,该方法不仅避免了复杂的机器人正动力学求解问题,同时还可给出机器人稳定性和立足点稳定范围的信息.实际爬行实验验证了所提方法的有效性.     

爬行式焊接机器人焊缝跟踪的协调控制

针对大型构件的自动焊接问题，采用由爬行小车和十字滑块组合而成的跟踪机构进行焊缝的跟踪，提出了协调控制的方法，并对爬行小车的控制进行了理论分析和大量的实验研究，焊接实验表明这种控制方案能够实现爬行机器人对焊缝的精确跟踪。     

Stable Geometry of a Plane Five-Link Mechanism

A five-link mechanism of parallel structure with rotary kinematic pairs is considered. Possible configurations of the mechanism, its working regions, and singular positions are discussed. Possible optimization of its working zone without singular positions of the second kind is analyzed.     

High-Speed Friction Measurements Using a Modified Surface Forces Apparatus

Methods of measuring friction forces in the surface forces apparatus (SFA) are presented for sliding velocities from <1 nm/s to >10 m/s. A feed-forward control (FFC) system for the piezoelectric bimorph slider attachment is introduced to allow experiments at velocities up to ~4 mm/s. For still higher speeds, a motor-driven rotating mini-disk setup using a pin-on-disk geometry is presented, with modifications to enable sliding velocities in the ranges 1 cm/s–5 m/s and 1–25 m/s. Example data sets demonstrate the applicability of the approach to modeling important tribological systems including hard-disk drives. We find that mechanical system parameters such as the resonant frequencies and mutual alignments of different moving parts become increasingly important in determining the tribological response at sliding velocities above ~1 cm/s (for SFA or bench top devices). Smooth or stick-slip sliding—common features of low-speed sliding—become replaced by large-amplitude oscillatory responses that depend on the load and especially the driving speed or rotational/reciprocating frequencies. Detailed recordings and modeling of these complex effects are necessary for fully understanding and controlling frictional behavior at high speeds.     

基于黏结-滑移摩擦模型的304不锈钢切削力仿真研究*

通过预测加工304不锈钢时产生的切削力,从而对切削参数和刀具几何参数进行优化,是提高304不锈钢的加工精度、切屑控制及保障刀具寿命的基础。建立304不锈钢切削仿真模型,为提高模型的精确性,选择Johnson-Cook本构方程和黏结-滑移摩擦模型。结果表明：采用黏结-滑移摩擦模型的切削力预测结果更为准确,表明相对于纯剪切摩擦与库仑摩擦模型,黏结-滑移摩擦模型能更准确地描述刀-屑摩擦特性。展开不同参数下的切削力研究,研究发现：切削力随着刀具前角、后角和切削速度的增大而减小,随切削刃钝圆半径和切削厚度、宽度的增大而增大,其中切削宽度、厚度及前角对切削力大小影响较大。研究结果为304不锈钢切削效率的提高和切削机制的研究提供了理论依据。     

气动软体爬行机器人驱动方式的分析与实验

为研究基于蠕动原理的仿生爬行机器人运动,以气动弯曲驱动器和伸长驱动器为机器人主体,设计了一种软体爬行机器人。针对爬行机器人在平面及管道中的运动,根据爬行机器人的力学特性和运动过程中摩擦力与驱动力之间的关系,分析了爬行机器人实现爬行运动的条件,提出了爬行机器人驱动方式。通过实验,验证了所提出的驱动方式能够实现软体爬行机器人的移动,为今后软体爬行机器人的研究及应用提供了基础。     

适用于月面极端地形的爬-滚机器人设计及爬行滚动特性分析

面向月面极端环境科学探测任务,提出一种兼有快速通过性和良好环境适应性的爬行滚动一体化机器人设计方案,通过机器人6条腿的形态变化,使机器人具有爬行和滚动两种运动模式.在对爬-滚机器人构型分析的基础上,建立了单腿正逆运动学模型,以运动学为基础,基于足端轨迹规划设计了爬行模式下机器人直行、原地转向步态;结合非结构地形的特殊性...     

复杂环境下爬行探索机器人结构设计及控制

通过对机器人在复杂环境中运动方式进行分析,提出了一种爬行探索机器人的机械结构及其控制系统设计。该设计采用类似动车组的模块化结构形式,包括头部、身部和转弯部。头部采用可张合的锥头,既可保护摄像机,又可进行一些抓、拿、扩张等简单操作;身部采用四面履带设计以适应复杂工况;转弯部采用柔性机构能够完成2个自由度的转弯动作。该机器人结构简单,适用于复杂地面环境中,可大大提高探索速度,减少灾难过程中的人员伤亡。     

具有差动运动功能的管道机器人设计与分析

研制一种具有差动运动功能的环境自适应轮式管道机器人——三轴差动式管道机器人,该机器人在通过弯管时可根据管道环境利用三轴差动机构自动调节各驱动轮的转速,从而提高机器人通过弯管时的运动柔顺性.为分析三轴差动式管道机器人的运行状况,通过建立机器人在弯管内运行的精确位姿模型,求得机器人驱动轮轮心以及驱动轮与管壁接触点的位置;以位姿模型为基础对机器人各驱动轮的速度进行分析,得到机器人过弯管时各驱动轮的理论速比关系.对机器人驱动轮与管壁的正压力进行分析,并建立机器人的牵引力模型.搭建管道试验环境进行机器人的差速试验和牵引力试验,测试值与理论分析基本一致,说明三轴差动式管道机器人具有良好的弯管通过性能,适合于在工程管道中应用.