绳驱并联机器人实时正解数值算法

提出一种求解冗余约束绳驱并联机器人实时正解的数值算法。建立八绳六自由度绳驱并联机器人运动学模型,并对其机构进行参数化,根据矢量封闭原则计算绳索长度。由反解方程导出非线性正解方程组,取运动平台的初始位姿作为初值,运用Dog Leg算法迭代求出位姿正解。取圆曲线作为运动平台的运动轨迹,实时仿真实验表明该算法可完成精确的位姿正解运算。实验结果显示5种位姿组合平均耗时均小于0.07 ms,满足求解绳驱并联机器人位姿正解的实时性要求。     

六足步行机器人腿机构绳传动系统设计与仿真

针对典型步行机器人腿机构绳传动系统的缺点,设计了一种简单、小巧、实用的新型绳传动系统,并将其应用到六足步行机器人腿机构上,由此完成了六足绳传动步行机器人整机的设计.运用ADAMS软件建立了虚拟样机,并选择典型的三角步态进行整机运动仿真,仿真结果表明所设计的步行机器人虚拟样机可按给定步态进行直线行走和转弯.在此基础上,制作了真实样机.经测试,机器人行走时机体稳定,且速度较快.为进一步研究六足绳传动步行机器人奠定了基础.     

驱鼠机器人的控制系统的研制

将电子驱鼠器功能与移动机器人结合起来,研制了驱鼠机器人.设计了驱鼠机器人的机械结构和驱鼠功能模块,利用单片机和红外传感器开发了具有避障和沿墙跟踪功能的机器人控制系统,并将模糊控制方法引入到机器人避障控制中. 该系统结构简单、易于控制,实验证明该系统实现了预定功能.     

驱控一体化机器人关节的研制及应用

对国内外一体化机器人关节及协作机器人进行研究,概述国内外相关技术的发展现状,研制集高负质比减速机、力矩电机、力矩传感器、双编码器和智能驱动器于一体的多系列机器人关节,并开展了负载和精度测试实验,得出了多型号关节性能参数,以及基于驱动器电流和力矩传感器的关节负载特性。对机器人关节核心零部件进行分析,提出一体化关节的设计方法以及零部件设计选型经验。基于研制的一体化关节搭建了六轴和七轴机器人,实现机器人各关节分布式控制,为机器人的模块化和重构性问题提供了一种解决方法。     

基于Fluent的飞行型绳牵引机器人气动特性分析

通过Fluent软件分析飞行型绳牵引并联机器人的气动特性,通过比较飞行型绳牵引机器人在采用4种动平台时的表面压力分布得到了动平台的最佳形式;研究了飞行型绳牵引机器人在不同攻角和速度条件下升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数的变化规律;研究了飞行速度为17 m/s时飞行型绳牵引机器人的气流速度分布状况。研究结果可为飞行型绳牵引机器人的结构设计和运动控制提供理论依据。     

基于Solidworks与Matlab的码垛机器人动力学仿真

动力学是高速码垛机器人设计过程中必须考虑的问题,但要建立机器人精确的动力学模型比较困难.通过Solidworks建立机器人实体模型,并将其导入Matlab中,在仿真环境中调整相应参数,得到机器人的动力学仿真模型,再利用Simulink添加控制模块、驱动模块(Joint Actuator)和检测模块(Joint Sensor)建立完整的仿真模型,通过两者的结合进行机器人动力学仿真分析.结果表明,运用Solidworks与Matlab联合仿真,可以缩短设计周期、形象直观的模拟机器人的三维运动情况,有效的获取其动力学特性参数.     

步态康复训练机器人行走步态仿真研究

步态康复训练机器人是对下肢行走障碍患者进行步态康复训练的一种助力康复设备,其行走步态的研究对于控制方案的制定有着重要意义.本文作者提出了步态康复训练机器人总体结构设计方案,利用Matlab/Simulink仿真环境下的机构系统模块集(SimMechanics)建立了步态康复训练机器人系统的仿真模型,并将斯坦福OpenSim下肢肌肉骨骼模型得到的下肢关节运动数据作为设定输入对机器人进行了运动仿真分析和研究,为下一步机器人样机制作和实际控制奠定了理论基础.     

气驱爬壁机器人设计与计算

本文通过对爬壁机器人技术国内、外现状的分析，探讨了水冷壁管爬壁机器人在行走方式、吸附方式和推动方式的设计思路，介绍了步进电磁吸附气动机器人的工作原理，并对吸附电磁铁进行了设计和计算。     

一种绳驱动并联清洗机器人的控制策略研究

绳驱动并联清洗机器人可以有效地代替人工实现对外墙的清洗作业,但是由于其自身受到外界干扰较多,而且机器人的所有动作都要确保绳索处于张紧状态,因此与传统的并联机器人相比,研究绳驱动并联清洗机器人的运动控制问题更具有挑战性。考虑实际使用过程中系统受到的外力干扰问题,通过牛顿-欧拉法和拉格朗日方程建立包含绳索弹性的系统动力学模型;结合PD前馈控制和传统的PID控制,设计包含绳索张力优化算法的控制律,通过李雅普诺夫稳定性理论证明控制算法的稳定性;通过数值分析验证了绳驱动并联清洗机器人在受到外力扰动时的理论跟踪性能,证明了该控制算法的有效性。     

电弧传感移动式球头焊接机器人的运动学模型

大型塔吊的球头焊接主要是曲线焊缝,针对现有电弧传感移动式球头焊接机器人采用机构简化焊缝跟踪方法控制难度大、跟踪精度低等问题,提出一种焊缝切线法,该方法显著提高了曲线焊缝跟踪的精度。根据焊接机器人运动学和机构学的特点分别建立这二种方法的焊炬运动轨迹的数学模型和Matlab/Simulink仿真模型,在统一的标准下,分析比较两种方法的特点及适用条件。在此基础上,对实际的旋转电弧焊接机器人的焊炬运动进行优化。经过计算分析可得,在塔吊球头自动化焊接中采用焊缝切线法更好。     

基于MRF的遥操作机器人触觉反馈装置设计与仿真

力反馈或触觉反馈在人与环境交互中是一种十分重要的感知形式,能够给予感觉器官真实的反馈信息,使得操作者能够及时调整操作方向或操作力大小。在医疗、工业、微操作等领域,力反馈或触觉反馈具有广泛的应用前景。设计一种基于磁流变液（MRF）的遥操作机器人主端触觉反馈装置。该装置可应用在远程微装配、微操作等领域,能够给予遥操作者真实的触觉反馈,实现临场操作感,提高操作安全性。此外,该装置能够解决磁流变液阻尼器的漏液问题,减小操作杆与磁流变液容器外壳之间所产生的摩擦力的影响。针对研究时间最长、应用最广的阻尼器Bingham模型,搭建Simulink 力学仿真模型并对该机器人主端触觉反馈装置所能提供的感知力进行仿真分析。结果表明：所设计的机器人主端触觉反馈装置可为操作者提供一个易于感知的触觉力,验证了该研究中遥操作机器人主端触觉反馈装置设计方案的可行性。     

腹腔镜微创外科手术主从式机器人从手结构设计

腹腔镜微创外科手术作为微创手术的代表，是对传统开放性手术的一次重大变革；文章结合腹腔镜微创外科手术的特点和技术要点，对微创外科手术机器人的从手进行了结构设计。其中为实现U轴、V轴‘定点’摆动，采用了平行四杆机构；Z轴平移采用了滚动丝杠机构，这样使得机构整体的重量小，刚度和精度都得到了保证。另外，所设计的机器人具有对称的双4自由度，操作灵活，能完全达到或超过医生直接操作所能达到的水平。为了方便手术时从手的定位和调节，设计了一个可调节的从手手术平台。     

便携式四轮履机器人的设计与仿真

提出了一种新型地面机器人,并详细阐述了该机器人的工作原理和设计方案,使用 Solid Edge进行三维建模、运动仿真.该机器人结合了履带和轮两种行进机构的优点,具有很好的地面自适应性,越障能力强,结构稳定可靠.     

茄子采摘机器人虚拟样机设计与仿真

为了取得采摘机器人最优设计,建立了采摘机器人的虚拟样机。借助Denavit-Hartenberg法建立了理论模型,确定机器人各运动构件与末端执行器在空间位置之间的关系,得到运动学方程的正解。采用Ai－1与矩阵0 T4左乘解耦,借助Matlab软件求出运动学逆解。利用Pro／e建立采摘机器人三维模型,导入ADAMS仿真软件进行运动学仿真分析。仿真结果表明：D-H法建立的运动学模型反映了机器人的真实运动情况,运动学正逆解正确。设计开发的4自由度采摘机器人虚拟样机结构设计合理,能够满足温室栽培模式下茄子采摘的要求。     

气动柔性五指机械手结构设计及其抓取实验

根据仿生学原理,仿照人手外形设计了气动柔性五指机械手。该机械手手指结构采用模块化设计,由自主研制的气动单向弯曲关节和多向弯曲关节通过连接盘串联组合而成。在建立的机械手气动实验平台上,完成机械手的抓取实验。结果证明该机械手动作灵活,具有较好的物形适应性,可以抓取球体、圆柱体和长方体等多种形状的物体。     

气动仿生六足机器人腿部设计与运动实验

为了提高气动仿生六足机器人的灵活性,机器人腿部采用三自由度气动空间弯曲柔性关节驱动,腿部装有抬升机构,可改变腿部的抬升高度,调整机器人重心高度。建立了腿部抬升高度和步距模型,利用三维运动捕捉系统,获得机器人腿部抬升高度、关节形变和足部工作空间,并分析了六足机器人越障高度。通过理论计算和实验可知,机器人腿部运动灵活,可跨越高度为30 mm的障碍。该研究为气动柔性关节仿生六足机器人的步态规划和控制提供了参考。     

基于XNA的工业机器人离线编程与仿真系统设计

对工业机器人离线编程系统进行研究,分析系统的构成,在其结构上设计基于XNA的仿真系统,并实现了场景建模、运动插补、指令编译、文件管理、机器人通讯等功能。最后通过试验的形式利用安川MOTOMAN-MH6工业机器人对系统的可靠性进行了验证。     

轨道式焊接机器人的虚拟样机设计与仿真

针对受损的水轮机叶片等具有空间复杂曲面结构,在其安装位置直接进行修复工作,设计了一种基于移动平台的焊接机器人虚拟样机。为确定焊枪末端与机器人6个关节之间的运动关系,建立虚拟样机DH坐标系,借助Matlab软件得到运动学方程正、逆解。将在Solid Works软件中建立的焊接机器人三维模型,导入ADAMS仿真软件进行运动学分析。仿真结果表明:机器人在狭窄空间启动时,由滑动、转动关节运动引起的焊枪末端空间位移变化小,速度、加速度曲线变化平缓,无任何突变,证明了该虚拟样机设计的有效性,满足基坑内的焊接工作要求。