基于北斗导航系统智能清障救援机器人设计

针对道路智能清障的问题,设计了基于北斗导航系统的智能救援清障机器人,采用STM32F103ZET6作为主控芯片,通过超声波传感器、红外遥控器及北斗模块,机器人利用高精度机械爪,实现了筛选功能、快速定位和智能清障等多种功能。机器人通过北斗导航精确定位、高效视频信息输送效率和物联网技术下的实时网联地图来为救援人员提供前往在灾区的最佳路线,提高救援效率;通过筛选系统与高精度机械爪配合进行交通道路清障作业,完成道路清障工作,为道路清扫机器设计奠定了基础。     

可实时监测和三维重建的新型救援机器人设计

为了提升救援机器人的效率和可靠性,设计一种新型的特种设备救援机器人。采用双目视觉进行三维重建,根据三维重建的信息结合超声传感器可以实现自主避障。用机器人本身搭载气体浓度传感器和利用机器人在事故现场安放无线气体浓度传感器相结合的方式来检测事故现场有害气体浓度,并评估事故现场整体浓度信息。结合机器人的特点,在机器人手臂末端装特殊手爪可以进行切断电源和关闭阀门的操作。实验表明,可以较好的还原现场的三维地图。     

水上救援机器人的设计

随着城市化进展速度加快,景区公园中湖泊、河道等水域存在的行人落水问题需要得到解决。介绍一种能够在水中自动巡航以及遥控的救援机器人,采用嵌入式主控板作为系统核心,保证较高的动态性能,电源控制模块为系统各部分供电,通过汽油发动机驱动救援机器人前后移动,舵机控制转动方向。系统无线通信与测距模块完成无线定位功能及信号反馈功能,从而让机器人实现自动或者手动控制救援工作。该机器人在系统测试和实际试验后具有一定的可行性,满足应急性安全救援要求,为城市景区公园增添一分安全保障。     

具有救援工作模拟功能的仿生机器人的研制

为了研究应用于灾害救援的机器人,研制了可以模拟救援工作的六足蜘蛛仿生机器人,该机器人采用光敏传感和超声波传感技术,能根据环境光线的强弱情况以及行走线路上的障碍物情况自动调整行走方向.系统采用一个单片机进行18路PWM作为18个舵机的驱动信号,系统具有良好的稳定性、快速性和准确性,是理想的仿生救援机器人模型.     

一种越障救援机器人的设计

针对地质灾难现场危险性大的特点,设计以STM32F103Z为控制核心的越障救援机器人。该机器人主要由车体、电机驱动模块、超声波检测模块、人体红外检测模块、画面实时传输模块等组成。主要创新是行走机构采用六轮摇杆,具备一定的越障功能;利用红外传感器对地质灾难现场进行生命迹象检测;通过摄像头采集现场画面并无线传输到控制室以实现对现场的实时播放。所设计的越障救援机器人能协助救援人员进入危险复杂的地质灾难现场开展救援工作,降低了救援风险,提高了救援效率,具有很大的应用价值和推广意义。     

智能物流的轮式循迹机器人系统设计

为了提高基层物流运输工作的效率与准确性,设计了基于STM32芯片的智能物流用轮式循迹机器人系统。以STM32f103rct6为主控芯片(MPU),配合红外检测传感器和伺服电机,将增量式PID算法移植到STM32单片机中,实现对差速驱动自动搬运机器人AGV系统的稳定循迹控制。实验结果表明,设计的控制算法稳定,系统通讯顺畅,智能物流轮式循迹机器人系统能够自行检测货物位置、精准固定物品和自主识别引导线,并随时利用传感器的反馈信息调整路径。     

轮履复合救援机器人的乘适性分析与优化

研究了一种新型轮履复合式救援机器人,它可通过轮履结构的转换在灾难现场等复杂环境中高效地解救和运送伤员。出于对解救伤员在运送过程中安全性、舒适性的考虑,对救援机器人以轮式状态运送伤员的过程进行了振动分析,并利用ADAMS建立救援机器人轮式结构的动力学模型,对其在实际路况的运行进行了仿真分析。考虑人体不同部位不同方向具有不同的频率加权,利用MATLAB设计相应滤波器对仿真所得振动曲线进行处理以计算救援机器人的乘适性。以获取更好的乘适性为目标,通过MATLAB优化工具箱对救援机器人悬架参数进行了优化设计,并进一步验证了优化结果的合理性。     

基于单片机的轮式灭火机器人设计

本文设计的是一款基于52系列单片机的轮式机器人,以89S52单片机为机器人控制核心,以红外传感器和光电传感器为传感器对火苗与障碍进行检测,以直流减速电机作为机器人移动手段,并通过喷水方式作为灭火手段,以实现轮式机器人能够自动避障、自动寻找火源并实施灭火的功能。本文可以作为轮式灭火机器人制作与实现的理论参考。     

变轮毂救援机器人设计与运动仿真

全球自然灾害和局部战争频发,灾后救援需求越来越大,“以机替人”逐步成为灾后救援的必备手段与趋势,轮式机器人以速度快、效率高等特点广泛应用于救援现场,但在越障能力、地形适应能力方面存在不足。为解决此方面问题,通过结合轮式与连杆机构设计了一种新型的变轮毂救援机器人,应用于平坦和崎岖的地形,提升了轮式机器人的稳定性、机动性与越障能力。首先,基于救援机器人整机性能指标,设计并确定救援机器人各部件参数,并利用SolidWorks进行救援机器人整机三维建模;其次,为保证变轮毂救援机器人本体刚度要求,利用ANSYS分析静力载荷对救援机器人轮毂刚度的影响,并对其进行轮翼结构优化,基于此,完成变轮毂救援机器人最终设计方案的设计;最后,在救援机器人结构设计的基础上,对所提出的机器人进行了动力学分析,基于优化的变轮毂救援机器人,分别进行两种台阶高度（125 mm、320 mm）的越障仿真实验,实验结果验证了所提出的变轮毂救援机器人的有效性与结构设计的合理性。     

用于形状误差检查的光电传感器

几种工作方式各不相同的非接触式光学测量系统,目前正在座标测量机上进行试验。以自动对焦系统为基础的光电传感器也曾用于测量表面粗糙度。本文将对此种传感器用作圆度检查的实验情况提出报告。在记录圆度偏差的记录曲线上证实了光学传感器与常用的传感器的测量信号不一致。     

基于视觉识别的全自动网球拾取机器人设计

介绍了基于视觉识别的全自动网球拾取机器人系统,该系统以OpenCV图像库与传感器协同工作,以contex-M3系列芯片作为主控芯片,利用多自由度机械臂、结合多行走电机协同控制与机械臂运动控制,实现了对网球的自动识别、跟踪和拾取,并通过红外线传感器对卸球点的检测,完成自动返程卸球功能,是一种新型全自动拾网球机器人。     

移动式救援机器人的动力学仿真分析

利用雅克比矩阵概念与拉格朗日乘子方程,分别建立了移动式救援机器人系统的运动学与动力学模型,并以系统的动力学模型为基础,研究了移动式救援机器人的动力学分析过程。为实现对移动式救援机器人工作端轨迹的跟踪控制,提出了一种基于工作空间的逆动力学控制算法。利用Matlab软件,对所得到的运动学、动力学模型与逆动力学控制算法进行了仿真验证。     

一种可重构模块化蛇形机器人

灾害紧急救援是控制灾后损失的重要途径。为满足灾后现场恶劣施救环境的要求,针对现有蛇形机器人普遍存在的工作环境单一、动力供应不足、耐高温性能差和无法翻倒复位等不足,通过对可重构机器人模块的研究设计了一种高适应性蛇形防生机器人。该机器人系统采用单片机作为逻辑单元,控制传感器实时采集与传输现场信号,驱动电机实现复杂模块运动。并结合自身所特有的碰触感应调节组合模块与多自由度蛇形组合模块,该系统能够实现包括地震、房屋倒塌等陆上灾后复杂环境下的全方位蛇形防生救援。     

基于LabVIEW的手术机器人从手夹持力监控分析系统研究

以手术机器人从手机构为对象,研制了手术机器人从手夹持力信号数据采集系统。在末端夹持手指安装了应变传感器。传感器采集的加持力信号传递给以NE592为核心的信号处理电路进行处理,将处理过后的信号传递给数据采集卡进行数据采集并通过串口接口上传到计算机;计算机监测系统软件由虚拟仪器开发平台LabVIEW完成,实现对采集卡上传的数据进行监控分析;在LabVIEW中调用Matlab Script节点,实现LabVIEW与Matlab的混合编程。实验表明,该采集系统能够很好地完成手术机器人从手夹持力信号数据采集任务,为手术机器人从手其他的深入研究提供了可靠的平台。     

无人救援机器人的设计与实现

为了提高救援效率,降低救援人员的风险,对一款全地形车进行改装,设计并实现了一种无人救援机器人。针对车体前端空间狭小,刹车、油门、换挡、转向相距较远,设计一套运动控制结构,将各部分结构集于一体。设计一种救援转移平台,通过遥控操作将伤病员转移出危险区域。在机械结构的基础上设计机器人控制系统并设计搭建远程遥控操作平台。为便于后续自主导航的研究,机器人搭载北斗、激光雷达以及视觉传感器。最后通过远程操作平台控制机器人运动,实验表明救援机器人具有稳定的运动控制能力和良好的救援转移能力。     

工业机器人加工自由曲面光学元件的方法研究

现阶段自由曲面光学元件的加工成为了制约其发展和应用的关键问题,利用高自由度的数控加工设备自动化生产取代传统手工打造已经成为必然趋势。利用工业机器人模拟精密机床动作,搭载合适的工具头对自由曲面光学元件进行研磨,既提高了原本手工研磨的效率,又相对精密机床实现了成本的降低。以Preston理论为支撑,设计并制作了适合工业机器人自动光学研磨的工具头,并用实验和实际加工验证了该方法的可行性。     

机器人末端操作器自动更换技术研究

为机器人配置工具库并使机器人具有自动更换操作器的能力,可以极大地提高工作于极限条件下机器人的作业能力和作业效率,文中介绍了一种基于多传感器的机器人操作器自动更换装置,由于在机器人的腕部安装了微调节器,机器人与环境接触时具有很好的柔顺性,在作业时具有很高的刚度;对接时采用了视觉引导粗定位、光学引导精确定位和姿态调整以及主被动混合柔顺控制策略,使机器人操作器在自动更换过程中都能满足正常对接的几何约束条件和力学约束条件。机器人操作器自动更换装置结构简单、感知能力和环境适应能力强、更换迅速、可靠,并具有很强的数据传输能力,可用在除水下之外的大多数极限环境条件下。     

智能搬运机器人的设计与实现

为了提高生产效率,研究设计了一种基于STC12C5A60S2单片机控制的的智能搬运机器人。机械部分主要介绍了机器人的手抓、手臂的机械结构的设计; 控制部分系统利用两路光电传感器分别在抓取和放置工件时识别其颜色,通过主控制板输出的PWM信号控制可调速电机按预先设定的路径运行,能够自行判断货物的方位并最终运送到指定位置。并利用ISP下载模块来实现PC机与主控板的程序下载通信。实验证明,设计的智能搬运机器人设计合理,能够实现自动搬运货物的目的。     

基于颜色识别的分类码垛机系统集成

实际生产中由于某些产品生产效率低下,导致机器人不能完全发挥作用.为有效利用设备和节约成本,提出了一种基于颜色识别的分类码垛系统设计方法.该系统使用1台机器人对2种物品进行分类码垛,通过颜色识别传感器识别出物品的种类,PLC接收种类信号进行内部程序处理后,再把信号发送给机器人,机器人对物品进行分类码垛.系统仿真和应用实验结果验证了该方法的有效性和可行性.     

车丝机视觉机器人上下料系统仿真设计

以石油套管接箍车丝机视觉机器人上下料系统为研究对象,利用UG和RobotStudio软件建立了接箍车丝机视觉机器人自动上下料系统仿真模型.利用Halcon图像处理软件对抓取工件进行中心定位,并开发了人机交互界面.设计了机器人专用上下料夹具,创建系统Smart动态组件,添加了I/O信号实现设备通讯.编写机器人离线仿真程序,完成机器人柔性上下料系统仿真和优化.仿真结果表明,设计的仿真系统实现了机器人视觉精准抓取工件柔性上下料功能.