蛇形机器人动力学建模的虚设机构法

基于应用影响系数和虚功原理,通过虚设动力机构提出一种蛇形机器人动力学建模方法,导出考虑骨节侧向滑动条件下的蛇形机器人二阶非完整约束方程。应用这种方法无需进行繁琐的求导或消元运算,可直接基于所给公式编程进行蛇形机器人正逆双向动力学仿真,从而为研究蛇形机器人的动力耦合特征和开发具有二阶非完整约束的蛇形机器人的运动控制器,提供一种实用有效的方法。该方法不仅适于平面运动蛇形机器人,还可进一步推广实现空间运动的蛇形机器人的动力学建模与仿真。     

蛇形机器人行波运动的研究

对蛇形机器人的行波运动机理进行了研究,基于Serpenoid曲线建立了蛇形机器人行波运动的形状控制模型、运动学模型、机构动力学模型及环境动力学模型,给出了求解过程。仿真结果表明：在行波运动中,各关节输入力矩大小呈周期变化,且随其与蛇体重心距离的增加而减小。蛇体中心关节的最大输入力矩为蛇形机器人所需最大输入力矩。对称关节输入力矩幅值变化规律相同,但相差不同;运动初始弯角保持不变,关节输入力矩随着环境摩擦因数的增加而增加。环境摩擦因数保持不变,关节输入力矩随着初始弯角的增加而减小。     

一种欠驱动蛇形臂机器人运动学分析方法

针对一种欠驱动冗余结构的绳驱动型蛇形臂机器人进行了运动学分析,给出了驱动绳长变量空间到关节空间的正解和反解计算公式。提出的运动学分析方法简便、实用,为后续蛇形臂机器人的实时控制奠定了技术基础。     

水陆两栖蛇形机器人的研制及其陆地和水下步态

针对沼泽、浅滩等复杂环境对蛇形机器人的环境适应需求,在广泛分析国内外水陆两栖蛇形机器人研究最新进展的基础上,研发一种新型水陆两栖蛇形机器人。该机器人由9个具有密封设计的万向运动单元组成,保证了样机在陆地和水中均能灵活运动。基于简化的蛇形曲线得到水陆两栖蛇形机器人的基本二维运动步态即蜿蜒运动。对两个垂直平面上,即水平面和竖直面上基本步态进行复合,由基于启发式思想的三维步态生成方法,得到包括侧向蜿蜒等运动的水陆两栖蛇形机器人的多种陆地步态和水下步态,其中S形翻滚运动和螺旋翻滚运动为蛇形机器人的两种新型步态。通过步态试验验证了水陆两栖蛇形机器人的陆地和水下运动能力。在试验过程中,对陆地和水下步态的性能做出分析,分析结果对水陆两栖蛇形机器人在陆地和水下运动的位置和姿态控制具有重要意义。     

小型蛇形机器人的蠕动运动分析与仿真

提出一种由8个关节组成的小型蛇形机器人,研究了蛇形机器人关节轴平行于地面的蠕动运动机理。依据蜿蜒曲线理论,对蛇形机器人蠕动的运动学和动力学进行了分析与仿真,得出了蠕动运动轨迹和所需最大驱动力矩,验证了蠕动运动轨迹规划方案的可行性。     

形状记忆合金驱动的蛇形机器人建模方法研究

针对仿蛇形机器人关节多、模型复杂等特点,采用CATIA和MSC.ADAMS软件对蛇形机器人进行了从样机模型建立到运动学仿真与分析等一系列研究;并根据STEP5函数具有一阶与二阶导数连续、较高的逼近程度等特性验证了蛇形机器人前后移动和左右转弯步态可行性;找到了一种在ADAMS环境下求解机器人运动的方法,简化了理论计算,提高了设计效率。     

基于非完整约束的轮式足球机器人运动控制

将基于全局视觉的机器人足球系统的坐标系与轮式足球机器人的运动非完整约束相结合,从运动分析出发,推导出运动控制公式,分析动力学约束、赛场物理结构以及主客场位置对运动控制的影响,得到运动控制公式应用的限制条件.试验和比赛表明,根据公式和分析设计出的运动控制算法使得机器人能够沿着一系列的圆弧轨迹准确、平滑、快速地运动到静止的或运动的目标点.     

蛇形机器人的研究与开发

阐述了蛇形机器人的运动原理及其开发；重点介绍了蛇形机器人系统设计中的机械结构、硬件电路和软件的设计。     

摩擦圆盘运动分解合成机构的理论设计及其运动学分析

提出了一种摩擦圆盘运动分解合成机构,理论分析表明这种运动分解合成机构具有非完整约束性,通过建立其运动学微分方程,对这种机构的运动变化和传递关系进行了计算机仿真分析,表明该运动传递机构具有可控性,这为该运动分解合成机构的应用奠定了基础。     

六自由度十字关节蛇形机器人运动学分析

基于一种具有十字关节的蛇形机器人,建立了机器人的连杆坐标系,采用D-H法建立了机器人的正向运动学方程,给出了机器人的运动学正解表达式。在此基础上,通过解析法求解了机器人运动学逆解。通过对机器人运动模型进行Simulink仿真,给出了机器人末端的运动空间,对所求解的正确性进行了验证。     

蛇形机器人的扭转运动研究

通过扭转运动，蛇形机器人能够在粗糙的地面运动，甚至可以翻越一些障碍物。对扭转运动进行了运动学解析，提出了实现扭转运动的简化输入模型。实现了蛇形机器人二维平面内的U形和V形扭转运动，并将扭转运动与其他运动方式结合，实现蛇形机器人的复合运动方式。通过实验验证了所提出的简化模型的有效性。     

蛇形机器人蜿蜒运动的摩擦机理及推进条件

针对带有从动轮的蛇形机器人,考虑实际结构中从动轮在蛇形机器人关节连杆上的安装位置,建立蛇形机器人蜿蜒运动的动力学模型.提出一种库伦-粘滞混合摩擦力模型,整体的库伦摩擦力特性和临界点处的粘滞摩擦力特性,避免了库伦摩擦力模型本身的非光滑性,以提高动力学模型的求解效率与计算稳定性.基于改进的动力学与摩擦力模型,利用摩擦系数比...     

直线电机驱动的全向滚动球形机器人的设计与分析

提出了一种内置稳定平台的新型全向滚动球形机器人装置，由外球壳、内球壳、位于内球壳中的稳定平台、位于内外球壳之间的驱动机构组成。驱动机构为四台直线电机分别在四个空间对称的轮辐上径向移动，改变系统重心位置，驱动球形机器人在平面上全向滚动。内置平台在机器人全向滚动过程中始终保持稳定的姿态，可作为仪器、设备的搭载平台。基于非完整约束和动量矩定理，考虑摩擦力的影响，利用广义欧拉角给出了其二阶控制微分方程组，建立了该球形机器人的运动学和动力学模型，最后结合实例进行了分析和仿真。     

一种PR结构蛇形机器人的结构优化设计

根据仿生蛇多冗余、多自由度的特点,提出了PR结构蛇形机器人机械机构。该机构的主要特点是关节机构的模块化,每个关节具有3个自由度,关节结构中采用了弹簧零件,每个关节有2个电机。在电机没有力作用的情况下,弹簧通过预紧力恢复至初始位置,不需要电气和程序控制,大大简化了操作流程。蛇体运行更加贴合外环境表面,增加了其执行任务过程中的稳定性。突破性实现了轴向伸缩、背部腹部弯曲等功能体态。     

一种模块化全方位移动机器人的运动学分析

全方位移动机器人由三个轮式模块化单元和一个连接平台组成。轮式模块化单元是一个模块化万向单元称为MUU,具有俯仰、偏航和回转三个自由度。MUU的圆柱形铝合金外壳上安装了一系列的被动轮,这些被动轮机构使MUU成为一个大的全方位驱动轮。MUU在垂直于身体轴线方向能够提供较大驱动力,而在身体轴线方向的作用力由小被动轮卸载,从而实现万向轮的功能。高度的集成性使MUU的通讯和更换易于实现。移动机器人的运动学分析证明了该机器人的运动灵活性。最后,给出了该机器人的运动实验和仿真结果。     

一种新型蛇形机器人的运动规划研究

设计了一种前进时可作周期性运动的蛇形机器人,按照平面机械手运动学求解方法,通过对蛇形机器人的逆运动学求解,得出在一个周期内几个关键时刻的关节角,并根据蛇形机器人运动的周期性,对各关节角采用曲线拟合方法规划出了关节角变化规律。最后,在做出的蛇形机器人的实体模型上验证了此方法的正确性。     

基于3-RSR并联机构的蛇形机器人本体构型设计与运动性能研究

蛇形机器人作为仿生机器人的重要分支,身形柔软轻小,运动灵活多变,具备很强的环境适应能力,在军事侦察、地质勘探、灾难救援等领域拥有非常广阔的发展前景.创新性地将并联机构、折纸机构和柔性铰链相结合,设计出一种灵活度高、结构紧凑的模块化蛇形机器人单元,并从数学模型、旋量分析等角度进行合理论证.自主完成硬件电路搭建、控制算法编...