缝隙搜救机器人镜体的形状重建和定位方法

搜救机器人的路径形状重建和定位是在搜救过程中一项最基本的任务,但地下复杂的环境使得GPS信号完全不可用,因此必须找到一种可替代的方法解决。为建立一套完整的搜救机器人系统,提出了一种能够利用惯性导航传感技术对废墟缝隙搜救机器人镜体形状重建的方法,该方法在初始位置已知的情况下,融合移动距离和方向角进行积分,得到机器人镜体形状曲线,并将其显示在三维坐标中。利用该方法,可以有效地对搜救机器人定位,及时救援发现的被困人员。文中详细叙述了该方法的理论基础,并以此展开了仿真和实验研究。结果表明,重建的轨迹与模拟废墟送进路径达到了非常高的匹配度,在3.4m长度中定位精度达到了20 cm以内。     

油压驱动的八连杆机构废墟穿越机器人

为实现在缝隙、狭小空间等灾难现场中有效地进行辅助搜救,提出了一种油压驱动的新型八连杆废墟穿越机器人。首先,设计单楔形八连杆废墟穿越机器人并阐明其行走原理;其次,分析机器人的顶升工作过程,给出了机器人顶升力和顶升高度之间的关系;然后,通过五种循环状态对其行走步态进行了较详细分析;最后,在各种模拟障碍下进行样机实验,实验结果表明了该机器人设计的有效性。     

一种新型高楼清洗爬壁机器人的设计

设计出一种气驱动、真空吸附、灵活移动的十字框架式清洗爬壁机器人。机器人本体上装有清洗装置和污水再回收系统使机器人实现自给供水,减轻负载重量。十字框架结构和真空吸附方案使机器人灵活移动,避障能力强。通过一种稳定的PLC控制方案,使机器人具有自动和手动两种操作方式,使其能更好地完成高层建筑壁面的清洗工作。     

可变位履带式地震废墟搜救机器人的设计

针对地震后搜救遇到的问题,设计了一款可变位履带式地震废墟搜救机器人。首先分析和验证了可变位履带式机器人的结构特点和可行性,然后对机器人的控制系统硬件组成进行了架构,在此基础上通过Pro/E软件对机器人进行了三维实体建模和整机运动仿真。仿真结果表明了可变位履带式地震废墟搜救机器人运动方式多样,满足功能要求,具有一定的应用价值。     

肠道微机器人柔性运动系统

提出一种适用于肠道微机器人的柔性运动系统来提高肠道机器人微创诊断的主动运动能力.柔性运动系统采用尺蠖型运动方式,由柔性运动机构和柔性驱动机构组成.柔性运动机构包括径向气囊软足和轴向伸缩推杆,并用万向节连接微机器人前后腔体从而提高运动柔性;柔性驱动机构利用尼龙线绳牵引波纹管泵驱动气囊软足和伸缩推杆激励微机器人伸缩.微机器人样机直径为12.2 mm,长度为78 mm,质量为14.8g,最大径向钳位外径为20.2 mm,最大轴向行程为16.4 mm.实验结果表明,柔性驱动机构可以为波纹管泵和伸缩推杆分别提供最大为0.67N和0.65 N的驱动力;微机器人样机能够在不同倾斜角度的刚性有机玻璃管中运动,在水平和竖直管道中的平均运行速度为0.38 mm/s和0.25 mm/s;能通过最小曲率半径为49.3 mm的塑料软管,在离体肠道中也能实现有效运动.本柔性运动系统为肠道微机器人提供了一种安全有效的自主运动方案.     

套索驱动细长机器人的初步设计与试验

为了解决在地震后废墟内部搜救幸存者的问题,设计了一种细长柔软机器人.机器人采用了套索传动的方式,使机器人操作部分的尺寸和重量相对于其他搜救机器人大大减小.机器人由头部可操作部分和细长柔软身体组成,可运动的操作部分采用模块化的设计,可根据实际需要改变关节的数量.实验结果表明,机器人能初步完成搜救任务.     

基于工业机器人的“智能制造”柔性生产线设计

随着德国"工业4.0"、美国"工业互联网"及我国"中国制造2025"的提出,智能制造、自动化装备等细分产业得到重点关注,并不断向FMS柔性制造系统或FMC柔性制造单元发展。设计的"智能制造"柔性生产线,以安装在行走导轨上的机器人为基础,同时负责两台数控车床、两台数控加工中心的上下料工作。生产线中还配置了由回转上料机构与取料机构组成的自动上料系统和自动换夹具系统,并在取料台上方安装了视觉系统。当更换加工产品时,机器人只需要作出有限调整,就可以很快进行不同产品的加工,具有较高的柔性特征。     

一种PLC控制的物料交接柔性机械手系统

自动流水线在国内企业中使用比较普遍,物料在不同工位之间的抓取及传送常用工业机器人来完成,其柔性好,但一般的商品化机器人针对多功能作业要求进行设计,价格昂贵。给出了一种交接机械手系统完整方案及其具体细节,该机械手采用平面连杆机构与立柱旋转机构相组合以实现灵活的物料抓取运动,采用PLC控制的液压系统驱动,具有自动和手动两种操作方式,可满足不同自动生产线物料柔性传送要求。该机械手结构简单、运行平稳灵活、刚性好、成本低,具有推广价值。     

破拆救援机器人关键技术

根据机器人在灾难救援过程中的作用不同,对国内外救援机器人研究领域取得的进展及研究现状进行综述.研究表明,目前搜救机器人和搬运机器人不具备对灾后危险建筑物或废墟的智能破碎与拆除能力,提出将机器人技术与工程机械技术有机融合,进行液压驱动的大功率破拆救援机器人研究,归纳了破拆救援机器人研究的关键技术,指出研究面临的主要问题.     

套索驱动空心杆机器人结构设计

介绍了套索传动特性,确定了套索驱动空心杆机器人传动系统。根据不同使用场合和不同需要确定了两套结构方案,并用SolidWorks三维绘图软件分别进行结构设计建模。该机器人连续细长、结构简单轻便,可用于灾后废墟中的搜救、大型结构和设备检测检修等需要在狭小空间内作业的场合。     

An end effector for automatic assembly of seals by an industrial robot

Problems connected with the insertion of rubber seals in the internal grooves of hydraulic cylinders are presented, and functional specifications defined for a device oriented to automate insertion operations by the use of an industrial robot. A prototype is described, which consists of a special purpose end effector with three fingers, two of which can be moved in plane trajectories by stepper motors, so that they can grip and bend the seal to a particular shape and finally insert it, following clearly defined strategies. Test activity using a currently available industrial robot is described and future developments outlined.     

蒸汽发生器管束间狭窄区域检测机器人系统的研究

为实现蒸汽发生器传热管道群管束间狭窄区域的自动化检查 ,对管间机器人技术进行了研究。将管间检查任务分解为移动平台的纵向间歇移动和装载摄像头的管间小车的横向移动检查 ,采用简单的定位模块高效地实现机器人的定位与安装 ,应用伸缩模块来实现微小摄像头在每排管束间隙中的横向移动 ,研制了用偏动式SMA双程驱动器驱动的新颖的微小型 3 -CSR并联机构来调整微小摄像头的姿态。制作了一台样机及其控制系统 ,在蒸汽发生器传热管道群模拟平台上进行了实验 ,结果表明该样机性能达到了预期目标     

配电线路绝缘包裹机器人研制

在分析国内外输电线路现有机器人研究基础上,针对配电线路绝缘修复领域短板,开发了一套能够在线修复配电线路绝缘皮损伤的包裹机器人。首先,对绝缘包裹机器人的机械结构进行了设计研究,包括行走装置、升降装置和柔性输送与包裹装置;然后,开发了相应的控制系统,包括无线通讯、视觉系统等,并对其进行了抗干扰试验和耐压试验,试验结果合格;最后,通过现场绝缘包裹测试完成了机器人的功能性与可靠性验证。样机通过现场带电包裹试验,绝缘包裹效果符合行业标准要求,达到了预期效果。     

A technique and device for ice thickness and drift velocity measurements with hydrostatic-pressure sensors sliding along the ice bottom

The results of laboratory experiments performed with a prototype of a measuring device intended for monitoring the thickness and drift velocity of ice in Arctic seas are presented. This device is a system of hydrostatic-pressure sensors located inside a hollow flexible tube. Owing to the positive buoyancy, the system of sensors is pressed to the bottom of drifting ice. The load (anchor) on the sea bottom ensures a constant geographical position of the measuring device. During the ice drift, the tube slides along the ice bottom and sensors record the depths of separate segments of the tube. A data logger collects information and determines the ice thickness and drift velocity.     

含柔性吸附材料的攀爬机器人振动特性与稳定性分析研究

为了提升攀爬机器人壁面运动稳定性从而提高其工程应用能力。针对攀爬机器人壁面运动过程的振动与动力学耦合特性问题,本文设计制作了一种含柔性吸附材料的攀爬机器人。基于刚柔耦合原理,获得刚性体与柔性体运动学递推关系,利用拉格朗日原理建立攀爬机器人动力学方程。推导得到反应动力学耦合程度的数学模型。通过仿真分析得到运行相同位移情况下,通过调整加减速时间比例使得机器人振幅下降35%,分析得到一定范围内攀爬机器人刚性质量与吸附材料弹性模量增加通过降低动力学耦合程度降低攀爬机器人振动响应。通过样机实验测量了攀爬机器人负载能力与不同运动阶段真空度与流量的稳定性。研究为攀爬机器人的驱动控制策略与工程应用奠定基础。     

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、控制算法编写,设计蛇形机器人控制系统实现多路直流减速电机协同,并进行仿蛇运动的步态规划。加工制作蛇形机器人样机并完成了特定环境下机器人性能测试。     

一种柔性移动微小机器人系统的驱动力学特性分析

基于尺蠖运动的机理，本文研制了一种具有柔性移动机构的微小机器人内窥镜诊疗系统，该机器人系统采用三自由度空气压橡胶驱动器驱动，通过气囊钳位。分析了机器人系统的驱动力学特性，设计了电-气控制系统控制机器人移动，并通过该电-气控制系统实验测试了机器人系统的驱动力学特性。实验结果表明，理论分析与实验测试结果相符，该机器人系统可在软管内实现平滑柔性移动。     

列管式反应器催化剂卸料专用机器人

针对列管式反应器的管束数量大、排布密集、内径小等结构特点和催化剂卸料作业特殊要求,设计了一种通过PLC控制,按照管束排布方式,能够自动寻管、自动进给、自动完成管束清理的专用机器人。阐述了该机器人的基本工作原理和本体结构、主要部件设计,并设计了基于西门子S7-214的控制系统。实际应用表明,该机器人工作可靠、卸料作业效率高、最大限度的减少了卸料作业对人体的伤害,完全满足列管式反应器催化剂卸料作业要求,在石化、冶金、电力等行业广泛应用的列管式装置的日常维护中具有广阔的应用前景。     

基于伪刚体模型的腰部训练装置的运动学分析

考虑到康复运动过程中康复患者对康复机器人的作用,康复机器人的设计过程中将康复患者的康复部位作为其一部分进行设计和分析。将腰部考虑成柔性杆,并将其作为气动人工肌肉驱动的腰部训练装置的一部分进行分析。对腰部训练装置进行了结构介绍并分析了腰部在腰部训练装置中的作用,给出了腰部训练装置的运动学模型。对腰部训练装置进行了受力分析,结合腰部训练装置的功能对气动人工肌肉组件进行了设计和受力分析,使用伪刚体模型对腰部进行受力分析,得到了腰部脊柱与康复腰带结合点的受力结果,基于此对腰部训练装置整体进行受力分析,得到腰部训练装置中康复腰带与气动人工肌肉组件之间受力的关系。通过仿真验证了运动学分析和受力分析结果的正确性,并根据腰部训练装置的力学分析及仿真结果,进一步设计并搭建气动人工肌肉和柔索混合驱动并联腰部康复机器人试验平台。     

中央空调垂直风管清洁机器人机构设计

针对目前国内外中央空调通风管道清洁机器人的研究现状,提出了一种垂直通风管道清洁机器人的设计思路。该机器人主要由支撑机构、清洁机构组成。支撑机构采用了伞状支架,能够适用于矩形或圆形管道;清洁机构采用了钢丝绳驱动的柔性机械臂。并对机器人的伞状支架和柔性机械臂的机构和工作原理进行了详细说明。通过对样机的实验测试,验证了该结构的合理性和实用性。