服务机器人导航技术研究进展

针对目前服务机器人导航技术在实际应用中特别是在复杂动态工作环境下适应性弱的问题,总结阐述了服务机器人导航的基本方法、实现过程和最新研究成果,可为服务机器人自主导航并顺利完成服务任务提供参考。首先,着重分析了目前较为常见的磁导航、惯性导航、传感器导航和视觉导航等多种导航技术的基本原理以及优缺点,并总结了这些技术在服务机器人上的应用范围。然后,针对服务机器人导航过程中涉及的机器人定位和路径规划这两个主要过程,介绍了相关的算法以及最新的研究进展。研究结果表明,要提高服务机器人导航的适应性和智能化水平,改善导航精度不高以及可靠性差等问题,需根据实际情况选择合适的导航方法,同时进一步研究包括智能空间、多传感器融合等相关新技术。     

仿人形爬坡机器人的设计及分析

仿生爬坡机器人是集机构、驱动、控制、传感等核心部件为一体的综合开发平台。仿人机器人的设计研究,将促进机械机构智能技术的发展。为了保证机器人在小坡度(10°~20°)的稳定行走,并实现自主判断坡度及寻迹,需要对各学科问题进行综合归纳。针对设计要求,完成了对机器人机械结构的理论分析,并实现了三维建模;通过对人体运动形式的分析,对机器人的运动进行了步态规划;最后对运动的实现进行控制分析。     

球面并联式人形机器人髋关节机构运动学与仿生设计

从结构和功能仿生角度出发,提出球面并联式人形机器人髋关节机构,并针对其开展运动学分析与仿生设计。根据人体髋关节结构和运动特性,选取3-SPS/S(S为球面副,P为移动副)球面并联机构作为髋关节仿生原始构型;依据螺旋理论对髋关节原型机构自由度数目、性质及位置反解进行分析;采用遗传算法,以姿态工作空间最大化为目标对并联髋关节机构进行优化;结合人体髋关节实际结构特点,提出偏置输出方式,从而使得机构实际输出空间的形状和位置更加符合人体髋关节运动轨迹需求。研究内容为人形机器人髋关节仿生的理论研究和进一步的样机研制奠定了基础。     

一种新型轮腿四足机器人腿部机构结构参数优化

目前对于躯体宽度可变、具有腰关节的轮腿四足机器人的研究相对较少,针对这一问题,提出了一种新型轮腿四足机器人,对该机器人的腿部机构结构参数尺寸进行了优化研究.采用Solidworks软件建立了四足机器人的整机模型及腿部结构模型;对机器人腿部机构进行了运动学分析,推导出了其腿部机构的位置正反解公式,并利用MATLAB对位置...     

四足机器人机械系统虚拟设计及转弯机构理论分析

针对当前四足机器人机械本体多为刚性体的问题,将机器人机械本体作为一个柔性整体,进行了其机械系统的虚拟设计及转弯机构的理论分析.提出了四足机器人系统总体设计方案和整体机械结构组成,并讨论了其关键机构的设计.其中,重点讨论了机器人转弯机构的设计,通过理论分析得到脊柱弯曲控制函数和步长控制函数,配合行走机构实现了机器人的行走与转弯.     

管道机器人结构与通过性分析

针对现有油气管道检测机器人运动方式单一、管径适应范围小、机器人在管道中通过性与适应性差等问题,设计了一种新型变运动方式管道机器人.给出机器人的设计需求,介绍了机器人的整体结构与工作原理;提出了主副簧结合、共同预紧的被动支撑机构和具有倾角可调功能的驱动机构;对支撑机构受力进行分析,同时对机器人通过弯管时的尺寸约束条件与运...     

精密柔索传动技术研究现状及分析

精密柔索传动是一种通过主、从动轮之间有适当预紧的传动介质来实现的挠性摩擦传动方式,具有布局灵活、高精度、轻量化等特点,在多种灵巧性精密机电装置和伺服机构中得到了广泛的应用。本文归纳了柔索传动技术在精密指向机构、人机交互机器人、跑步机器人、灵巧手和微创手术末端器械等方面的应用进展;总结了亟待解决的基础理论和应用研究相关问题,主要包括传动机理研究、伺服系统的应用研究、针对典型应用需求的工程设计方法研究等;最后,对进一步发展精密柔索传动理论分析与工程设计技术提出了建议。     

基于需求动态论的服务机器人造型设计研究

为使用户对服务机器人造型设计有较高的满意度,针对用户动态需求,对服务机器人造型设计进行研究。基于动态需求理论、恐怖谷理论及产品情感体验理论提出面向机器人造型设计的用户年龄需求模型;通过问卷调查,搜集用户感性评价,经统计分析,得出针对服务机器人造型满意度的用户年龄群体差异性及基于机器人造型设计的用户情感体验差异性,最终得到用户年龄与服务机器人造型、用户情感体验及用户满意度的映射关系,为服务机器人造型设计提供依据。     

高压输电线路除冰机器人的除冰机构设计

回顾了国内外高压输电线路除冰机器人的研究现状。针对不同除冰机器人的结构特点,设计了冲击式、铣削式和碾切式三种除冰机构;给出除冰机构切削力、功率等关键参数的理论计算结果,并设计了相应的除冰实验,验证了除冰机构设计的有效性。     

并联腿六足农业机器人运动学与仿真分析

针对行走腿为串联结构及平面多连杆结构的六足机器人承载能力差、运动误差大等问题,提出了一种一平移两转动(1T2R)并联腿六足农业机器人机构.首先,对并联腿机构的运动学位置、速度、加速度进行了分析.其次,基于结构约束条件,对其工作空间进行了分析.最后,对六足农业机器人机构进行了三维建模及仿真分析.理论分析及仿真结果表明:该...     

SENSOR－BASED MOTION CONTROL USING ADAPTIVE NAVIGATION RULES IN THE DYNAMIC ENVIRONMENT FOR MOBILE ROBOT

In the multi-robots system , it's important for a robot to acquire adaptive navigation rules for reaching the goal and avoiding other robots and obstacles and in the real-time environment. An efficient approach to collision-avoidance in multi-robots system is suggested . It is based on velocity information of moving objects and the distances between the robots and the obstacles in three specified directions and makes the robot navigate adaptively without collision with each other in a complicated situation. The effectiveness of algorithm is proved by the several simple examples in the physical world.     

A Review on Cable-driven Parallel Robots

Cable-driven parallel robots(CDPRs) are categorized as a type of parallel manipulators. In CDPRs, flexible cables are used to take the place of rigid links. The particular property of cables provides CDPRs several advantages, including larger workspaces, higher payload-to-weight ratio and lower manufacturing costs rather than rigid-link robots. In this paper, the history of the development of CDPRs is introduced and several successful latest application cases of CDPRs are presented. The theory development of CDPRs is introduced focusing on design, performance analysis and control theory. Research on CDPRs gains wide attention and is highly motivated by the modern engineering demand for large load capacity and workspace. A number of exciting advances in CDPRs are summarized in this paper since it is proposed in the 1980 s, which points to a fruitful future both in theory and application. In order to meet the increasing requirements of robot in different areas, future steps foresee more in-depth research and extension applications of CDPRs including intelligent control, composite materials, integrated and reconfigurable design.     

基于DCOM-MMS的可重配置机器人控制

为实现可重构机器人柔性装配单元中多机器人之间的互操作及重配置性能，将制造报文规范作为多机器人控制间传递的报文规范，在描述制造报文规范和分布式组件对象模型与公共对象请求代理体系结构等分布式对象技术的基础上，构建了基于分布式组件对象模型遵循制造报文规范机器人控制的通讯模型，建立了分布式机器人控制的软件和硬件体系结构，并利用面向对象的方法进行了机器人控制的设计。为了验证系统的设计方法的有效性，进行了原型系统的开发和测试。     

连续体手术机器人光纤导航技术现状和展望

连续体机器人在微创介入手术中逐渐得到广泛应用,其精准导航控制成为医学影像和手术机器人领域的研究热点和难点。光纤导航被视为最具潜力的连续体机器人导航技术之一。经过四十多年的研究发展,国内外在相关理论和方法、技术与系统和临床试验等方面都取得了较大进展,推动了该技术的临床应用。但是,目前仍然存在若干问题限制了该技术的应用发展,亟待探讨解决方法。为此,梳理了光纤导航技术的研究发展历程,分析了光纤导航的主要技术类型、技术优缺点和关键核心算法,指出了需要研究解决的关键问题,并从高精度定位、力触觉信息反馈、多模态影像融合识别、智能化和产品化等方面探讨了未来发展方向。     

A switching formation strategy for obstacle avoidance of a multi-robot system based on robot priority model

This paper describes a switching formation strategy for multi-robots with velocity constraints to avoid and cross obstacles. In the strategy, a leader robot plans a safe path using the geometric obstacle avoidance control method (GOACM). By calculating new desired distances and bearing angles with the leader robot, the follower robots switch into a safe formation. With considering collision avoidance, a novel robot priority model, based on the desired distance and bearing angle between the leader and follower robots, is designed during the obstacle avoidance process. The adaptive tracking control algorithm guarantees that the trajectory and velocity tracking errors converge to zero. To demonstrate the validity of the proposed methods, simulation and experiment results present that multi-robots effectively form and switch formation avoiding obstacles without collisions.     

履带式移动机器人研究综述

分析了国内外履带式机器人的研究现状,讨论了履带式机器人在机械结构、稳定性和控制方法等方面的现有研究方法,列举了履带式机器人研究中存在的问题,展望了履带式机器人的发展方向。     

基于虚拟群集中心的局部信息下多移动机器人编队控制研究

针对移动机器人感知能力有限,仅能根据周围邻居的行为对自身的运动进行调节的问题,在REYNOLDS提出的群集运动规则的指导下,设计了一种基于虚拟群集中心的多移动机器人编队控制算法。通过设计分布式虚拟群集中心估计器,使每个个体都向自身的虚拟群集中心靠拢,并通过理论分析证明了所设计的虚拟群集中心都能最终收敛到实际的群集中心。在此基础上,利用人工势场法和速度一致准则实现了多移动机器人的编队运行。实验结果表明:移动机器人群集在领航机器人的带领下最终会进入稳定运行状态,个体速度趋于一致,相互间的距离保持稳定。     

Robot system integration into a flexible manufacturing cell

Industrial robots have proved to be a key technology for promoting flexible automation in manufacturing. However, integrating robots into a flexible manufacturing cell (FMC) is still facing a few obstacles. In this paper a research project on the development of a robot and its integration into an FMC is presented. The main research areas of the project were the development of the robot control, the mechanical system, the establishment of an off-line and online programming system, and the links between the cell modules.     

基于工业机器人的开关柔性组装自动化系统设计

以MD1位单开开关壳体中开关铜件和壳体组装为例,研发和设计了一套开关铜件和壳体组装工序的自动化系统。应用工业机器人、现代传感技术、现代控制理论技术、机械结构原理以及PLC触摸屏技术,研究开关壳体中开关铜件和壳体的装配工艺,完成整套系统的机械结构设计,选型合适的工业机器人,设计相对应的机器人末端执行器,配以精确可靠的PLC集中控制系统。最后研发出一套基于工业机器人在开关铜件和壳体组装工序中的自动化系统。     

深空着陆探测足式机器人发展综述

介绍了世界主要航天大国关于深空着陆探测足式机器人的研究现状,对比分析了不同类型足式机器人的优缺点,从硬件与软件设计方面剖析了足式机器人在深空着陆探测任务中尚未工程化的主要问题.以此为基础,提炼出感知融合化技术、控制智能化技术、形态可重构技术、多机协同化技术等深空着陆探测足式机器人发展的关键技术,为中国研制深空着陆探测领...