高压线路巡检机器人机械臂闭链机构的运动学分析

针对传统高压输电线路巡检机器人作业范围小,越障效率低以及不能跨越引流线的问题,提出了一种三臂式高压输电线路巡检机器人,该机器人前、后机械臂采用平行四边形结构设计,属于局部含有闭链机构的混链机构。在分析了机器人前、后机械臂结构特点的基础上,提出了局部含有闭链机构的机构运动学方程的建模方法。借助MATLAB软件对机械臂的越障空间进行了分析,利用ADAMS软件对机器人在线路行走及跨越引流线过程进行了仿真,验证了机械臂结构的合理性,并通过试验验证了具有局部闭链机构的三臂式机器人可以更好地跨越线路障碍。     

基于UWB的智能巡检机器人定位系统研究

因城市地下管线综合管廊内环境恶劣,巡检距离长,固定式监测设备无法实现全覆盖监控,需要用智能巡检机器人代替传统管廊巡检方式,但是智能巡检机器人能够稳定、有序地运行,关键问题是实现智能巡检机器人的精准定位,即获得巡检机器人在管廊内的精确坐标。目前智能巡检机器人所采用的射频、WiFi、惯性里程计等定位技术易受管廊内环境干扰、累计误差干扰等,定位精度为5~50 m,难以满足管廊智能巡检机器人定位系统1 m以内的定位精度要求。为此,提出一种基于UWB的智能巡检机器人定位系统。采用分析UWB信号在管廊内的传输特性、构建巡检机器人在管廊内的运动模型、通过MATLAB建立巡检机器人定位跟踪仿真实验的手段,设计一种基于UWB管廊修正S-V信道模型的巡检机器人LS-PSO定位算法、一种基于巡检机器人运动模型的EKF跟踪算法,建立了巡检机器人LS-PSO/EKF融合定位跟踪模型。通过与KF算法进行MATLAB定位跟踪仿真对比验证,提出的巡检机器人LS-PSO/EKF融合定位跟踪模型在管廊复杂环境下能够有效去除管廊噪声干扰,定位精度相比KF算法明显提升。     

自动充电机械臂运动学分析与样机试验

为了解决电动汽车自动充电过程中机械臂运动的稳定性以及定位精度的问题,利用ADAMS仿真软件对所设计的机械臂进行运动学仿真;根据D-H方法建立了机械臂运动学模型,通过蒙特卡洛方法分析了该机械臂的工作空间,利用MATLAB对机械臂工作空间进行求解,得到自动充电机械臂末端工作空间点云图。根据所设计的机械臂进行样机研制,并进行机械臂样机试验。结果表明,自动充电机械臂结构可行,运动合理,能够满足自动充电工作时的功能需求。该文的研究为机械臂的优化设计与运动控制提供了参考。     

新型抱臂式架空输电线路巡检机器人研制

应用机器人替代人工实现架空输电线路的精益化管理,对解决线路运维结构性缺员造成的影响具有十分重要的意义。针对目前巡检机器人存在的线路改造工作量大、巡检效率低、智能化程度低等问题,提出一种三臂抱臂式巡检机器人及与之匹配的悬挂式过桥装置设计方法,包括整体设计、结构设计、控制系统、感知系统等。对机器人关键结构和悬挂式过桥装置进行了仿真分析,验证了机器人结构设计的合理性和悬挂式过桥装置的可行性。样机测试结果表明该机器人仅需在耐张塔处搭建过桥设施,即可实现全线连续可靠自主巡检。     

铸件多功能作业机器人多臂协调轨迹规划与仿真

以铸件多功能作业机器人的工作臂为研究对象,采用笛卡尔空间变量法对机器人铸件搬运过程进行轨迹规划。结合多臂协调的运动约束条件以及伪逆法,对机器人的4个工作臂关节运动进行优化,得到多机械臂协调运动的关节位置和速度变化曲线。由MATLAB软件仿真得到的运动参数曲线可知,算法优化后得到的运动轨迹均能保持连续、平滑,有利于实现对机器人的精准控制。利用机械臂正运动学方程得到了机械臂末端执行器的轨迹曲线,曲线满足铸件搬运的要求,验证了算法的正确性。     

5-DOF仿人型机械臂关节空间轨迹规划研究

文章以5-DOF仿人型机械臂为研究对象,讨论了工业机器人轨迹规划方法及相关问题。对该机械臂进行了运动学分析,建立了机械臂运动学方程,并针对典型搬运作业方式,以距离最优为目标选取空间梯形路径关键点,设计了基于关节空间五项多项式插值算法的轨迹规划方法,利用Robotics Toolbox工具箱进行机械臂虚拟建模及关节空间轨迹规划仿真。经验证,相对于传统矩形路径作业方式,该方法可以更好完成工业机器人搬运作业的轨迹规划问题,对进一步结合工艺参数研究工业机器人控制系统具有必要的理论及实践意义。     

绳驱咽拭子机器人的设计与实验

为了避免医护人员在繁重的采样过程中受新冠等病毒的感染，设计一种代替人工采样的绳驱咽拭子机器人。该机器人包括同轴绳驱机械臂和驱动系统。同轴绳驱机械臂外层绳驱机构和内层绳驱机构的配合提高了机器人采样的灵活性。驱动系统控制机械臂平移运动扩大了机器人的工作空间。通过Simulink建立绳驱咽拭子机器人的多刚体模型及控制系统。仿真和实验验证了绳驱咽拭子机器人对复杂采样环境的适应性及绳驱咽拭子机器人采样的有效性。     

一种三自由度机械臂的设计与分析

设计了一种通用型三自由度机械臂,该机械臂的3个转动自由度相互垂直。详细设计了各关节的传动方案,并建立了系统的三维模型。根据机械臂的结构特点,建立了机械臂的D-H坐标系,对其进行正运动学分析。最后利用蒙特卡洛法对该机械臂的工作空间进行分析,得到机械臂末段执行器的工作空间,仿真结果与机械臂的设计参数相符,为该机械臂的优化设计及逆运动学分析奠定了基础。     

基于拉丁超立方体抽样的六自由度机械臂工作空间分析

针对六自由度机械臂史陶比尔RX-90的工作空间求解问题,提出一种基于拉丁超立方体抽样的统计计算方法。用D-H法对机械臂建立数学模型,采用连杆坐标系变换的方法求出其运动学正解。对比了蒙特卡罗法和拉丁超立方抽样(LHS)的优缺点,根据机械臂笛卡尔空间和关节空间的映射关系,设计LHS法分析其工作空间,在计算机输出设备显示工作空间的点云图并且得到各坐标轴取值范围。通过MATLAB机器人工具箱仿真验证了求解结果的正确性和有效性,为后续机械臂轨迹规划及优化、动力学分析、运动精度控制、系统优化等研究方向提供了参考依据。     

旋翼飞行机器人的结构设计与动力学建模研究

为了实现旋翼飞行机器人与外部环境交互作业,设计了一种带有机械臂的新型飞行机器人系统,并应用空间算子代数理论对计及刚柔耦合多体系统的旋翼飞行机器人系统进行了递推动力学建模。首先,考虑到旋翼飞行机器人的运动状态、质量比与工作需求,设计了一款通过六旋翼飞行器加装2自由度机械臂的新型旋翼飞行机器人系统。其次,采用空间算子代数理论实现基于刚柔耦合的旋翼飞行机器人正向与反向递推动力学建模。最后,通过编制动力学仿真程序和飞行实验对文中所提算法的有效性进行了验证。结果表明:基于空间算子代数的刚柔耦合递推动力学建模方法计算效率高,仿真结果与实验数据基本吻合,具有一定的工程实用价值。     

桥梁检测机器人运动分析与运动规划研究

针对桥梁检测机器人对于高墩、高厚度桥梁不同部位的便捷检测需求,开展五自由度桥检机器人运动分析与运动规划研究。采用改进型D-H方法进行正向运动学建模,通过解析方法求解两种形式的运动学逆解,推导雅可比矩阵,分析机器人的奇异位型;通过蒙特卡洛方法得到机器人工作空间,确定工作空间可覆盖待检测区域;由连杆力与力矩平衡方程推导各关节受力关系,基于关节负载能力开展运动规划研究。仿真分析结果证明了方法的可行性,说明机器人能够完成预定的工作任务需求。     

移动机器人机械臂运动分析及轨迹规划

以自行研制的移动双臂机器人为对象,采用D-H参数建模法建立双臂机器人数学模型,利用MATLAB的Robotics toolbox工具箱建立机器人手臂关节的运动学模型,分析机器人的运动学问题和基于关节空间的轨迹规划问题。通过SolidWorks建立双臂机器人的三维模型并导入Adams仿真软件,对虚拟样机模型进行动力学仿真分析。通过仿真验证了双臂机器人的设计可以满足工作性能的要求,为评价其力学指标和后续的驱动系统的硬件选型提供了重要的理论依据。     

机械手臂正运动学及其末端机械手工作空间研究

机械手臂作为机器人实现抓取任务的主要执行机构,其合理化结构设计、运动学模型构建及可达空间问题一直是研究热点。基于机械手臂构型特点,采用改进的D-H法创建了机械手臂正运动学模型,通过齐次坐标变换推导出末端机械手的位置矩阵,并通过理论计算与仿真结果对比验证了所建模型的准确性;利用蒙特卡洛法对末端机械手工作空间进行模拟,得到末端机械手工作空间点云图及工作边界;利用convhull凸包函数处理边界点云,生成一个较为准确的包络空间进而计算该工作空间体积大小;在此基础上,进一步分析得到机械手臂结构参数对其工作空间体积的影响规律,为后续机械手臂结构参数优化、运动控制和轨迹规划等提供了参考。     

工业管道可变径内检测机器人

以常见的外径为219 mm和273 mm的工业管道为研究对象,针对其水平管段、垂直管段、弯头、变径节等部位的检测,研制了可变径内检测机器人.该机器人采用连杆支撑的3个独立履带驱动模块以适应不同管径以及不同姿态的爬行,采用柔性滑动机构以自动适应管径的微小变化并提高越障能力,采用薄膜压力传感器采集三履带与壁面之间的压力以对...     

巡检机器人机械臂空间变形解析模型分析

根据高压输电线路检测环境,提出一种高压输电线路巡检机器人.以该输电线路巡检机器人为研究对象,采用Denavit-Hartenberg法建立巡检机器人的连杆坐标系,推导巡检机器人的变换矩阵.并应用微分变换法推导巡检机器人的雅可比矩阵,得到操作空间外力(速度)与关节空间内力(速度)的线性映射关系.机器人操作臂的刚度影响整个...     

一种基于集成阀控制的管道机器人设计

针对人工检测排水管道存在的管道直径小及易燃、易爆等问题,设计一种基于集成阀控制的管道机器人。集成阀具有密封防爆、扩展性强等优点。该机器人采用气动动力系统、蠕动行走方式,能在一定范围内的变径管道中行走并转弯,完成管道清洗、检测等工作。控制系统采用下位机操作,通过缆绳到上位PC机集中控制。所设计的机器人具有安全防爆、动力保障性强、故障机器人回收维修方便、性价比高等优点。     

沉井基础取土作业机器人设计与研究

针对传统沉井基础施工设备取土效率低、地层适应性较差、作业区域存在盲区等问题，设计一款沉井基础取土作业机器人。结合施工需求，对机器人进行结构设计，并对其伸缩臂进行有限元静力学分析，验证了伸缩臂结构设计的合理性和可靠性；基于D-H法和几何法分别建立了机器人正、逆运动学模型，基于几何法建立了机器人关节空间到驱动空间的运动学模型，将铣挖头位姿控制最终转换为各关节液压驱动器的位置控制；设计了机器人关节驱动电液比例控制系统，采用PID控制器对其进行校正，通过仿真验证了控制策略的有效性；通过现场试验对机器人整机使用性能进行分析。试验结果表明：沉井基础取土作业机器人满足沉井施工需求，达到预期目标。     

一种消防机器人液压控制系统的改进方案

介绍某消防机器人液压控制系统的系统原理和能量损失。为了降低能耗,提出一种以伺服电机作为原动机的消防机器人泵控直驱液压控制系统改进方案。对此改进方案的工作原理以及能耗进行了初步分析,结果表明:改进方案既能节能,又能减少元器件数量和系统复杂程度,有利于降低成本。     

五自由度小型示教机械臂设计

设计了一种五自由度的机械臂,为了解决运动学分析结果不易验证以及在实际本体上实验成本较高的问题,制作了一套简易五自由度小型示教机械臂模型。通过D-H法对机械臂运动学进行分析,然后在MATLAB上执行运动学仿真,运用蒙特卡罗法对示教机械臂的工作空间进行求解,仿真结果验证了预期设计目标。此外,对机械臂轨迹规划、运动仿真进行实验验证,实际结果与运动学分析的结果保持一致。