机器人的结构设计

作者针对即将举行的第二届全国大学生机器人篮球大赛,以我校制作的手动机器人为例,较详细地阐述了机器人的结构设计和控制原理。     

异形石材加工双臂机器人结构设计

介绍了当前异形石材加工设备的现状,指出了单臂机器人不能加工全立体石材工件与刀具相对方向不能改变等不足,就新设计的２Ｒ－１Ｐ３Ｒ型双臂机器人的结构及功能作了说明,并简要分析了它的加工过程,该机能加工棱体、旋转体、柱槽、磨外圆及对称与不对称空间曲面等特点。     

“简易空间机器人”机械结构设计

本文介绍“简易空间机器人”机械结构设计的指导思想、性能参数、以及结构特点。     

结肠镜机器人结构设计与通过性研究

连续体型机器人具有弯曲性能优良、对管腔类非结构环境适应能力强的优点.为了研制一种可用于结肠疾病检查的医疗机器人,分析了连续体型机器人的仿生原理,设计了一种采用多关节段连续体型结构的结肠镜机器人.根据结肠解剖学结构特征建立了成人结肠模型,提出了一种基于端点重合思想的连续体型机器人运动控制策略及其在三维结肠模型中的实现方法,并基于机器人结构、结肠模型和控制策略对机器人在肠腔内的运动进行了可视化仿真分析,验证了连续体型结肠镜机器人结构设计的合理性以及在结肠肠腔内的通过能力.本文的研究为结肠镜机器人的后续研究奠定了基础,对连续体型机器人在管道环境内的运动控制也具有一定参考意义.     

双足机器人结构设计与步态规划

为了增强机器人的行走效率,使机器人的步态更自然,且具有良好适应复杂路况的特点,设计了一款双足机器人研究平台,并建立双足机器人行走机构的运动学模型,同时对机器人的前向运动进行了步态规划,从而提高了机器人运动过程中的稳定性.采用三次样条插值方法得到机器人各关节的平滑运动轨迹.     

一种地震搜救机器人运动结构设计研究

地震作为最危险的地质灾害之一,具有无法预知、破坏力大、易引发次生灾害等特点,时刻威胁着人类生命财产的安全。设计了地震搜救机器人,给出了其功能模块,研究了一种可变位的履带运动机构以提高地震搜救机器人的越障和避障能力,采用三自由度云台机构,实现摄像头的多角度拍摄。开发了机器人的控制系统。采用设计完成的地震搜救机器人进行了相关验证实验。实验结果表明该机器人初步实现了设计功能,可实现0～1000米范围内的远程控制和图像传输。进一步完善后,具有应用于地震救援的重要工程和实用价值。     

管道切割机器人结构设计与仿真分析

为更好地完成燃气管道修复工程中对内衬软管的切割工作,设计一种应用于非开挖翻转内衬修复技术的管道切割机器人。通过UG 软件设计管道切割机器人的整体三维模型,并建立该机器人的动力学方程,运用ADAMS仿真软件对该机器人进行运动仿真,验证管道切割机器人在实际管道内部运动过程的稳定性。首先分析管道切割机器人每个电机输出力矩曲线图的变化特性,成功验证管道切割机器人的运动姿态满足稳定性要求;然后分析该机器人每个电机质心的位移、速度曲线图的变化特性,成功验证管道切割机器人的运动轨迹满足稳定性要求。仿真结果表明,该管道切割机器人具有结构设计合理、运动安全稳定、动作快速的特点,为非开挖翻转内衬修复技术提供了一种节约成本与工期的优良设备。     

新一代弧焊机器人的产业化开发

针对焊接机器人产业化中涉及到的新型结构本体设计、高性能机器人控制器技术及免维护系统设计等关键技术进行了研究。结合HT－10弧焊机器人，介绍了采用交流伺服电机及RV减速器等精密传动部件进行臂传动设计，使得机器人结构变得越来越简单，传动环节减少，提高了系统的精度又减少了维护工作量，同时也简化了生产工艺。实际结果表明生产成本降低了30％，机器人定位精度提高了50％。     

仿蚱蜢跳跃机器人腿部结构设计与性能分析

以跳跃性能出色的蚱蜢为仿生原型,分析蚱蜢腿部的生理结构,建立仿蚱蜢后腿结构模型。根据蚱蜢的身体结构特点,以曲柄滑块机构模仿蚱蜢腿部肌腱,以弹簧模仿腿部关节的半月板结构并作为储能机构,仿生设计了一种具有高爆发和出色的跳跃性能的腿部弹跳机构模型。并从动力学和运动学两方面对该模型进行了分析,采用Matlab数值计算的方法证明了所设计模型的合理性。最后,将模型导入ADAMS中进行虚拟样机实验分析,所得结果显示模型在高爆发、跳跃性能等方面具有较好的优越性。     

一种水上智能救援机器人的动力驱动装置结构设计

为了克服传统救援机器人在进行救援时提速慢和降速慢的问题,设计了一种水上智能救援机器人的动力驱动装置,包括减压装置、漂浮装置、推动装置,优化设计的动力驱动装置能够在船体前进时受到的压力减小,使得船体能够快速移动至指定位置,缩短落水者的被救援时间,提高生存机率;减压装置中的橡胶板采用空心结构,能够减小设备的自重,增大浮力,减压装置中橡胶板采用斜面设计,便于水体流动,减小阻力;动力驱动装置移动至落水者附近时,减压装置迅速张开,通过增大接触面积,增大阻力,能够实现船体急停;同时,减压装置较大的接触面积有利于船体的稳定性,解决了传统的救生机器船稳定性较差、高速移动时水体的阻力较大的问题。     

机器人足球队的结构设计研究

机器人足球比赛是一个典型的多智能体系统 ,是人工智能研究的热点之一。本文在简要介绍Robocup仿真比赛环境的基础上 ,探讨队员Agent的结构 ,球队结构设计 ,决策层的设计与实现。     

基于柔性化工作的可重构机器人系统设计

根据柔性化作业的需要,设计了一种新型的可重构机器人模块系统。先按功能要求对可重构机器人模块进行划分,并设计了各模块相应的机械结构。然后基于可重构机器人的模块特性,设计了单模块的控制系统,并且重构后的机器人控制系统采用分布式控制结构。最后进行了机器人的运动实验,结果验证了系统的可行性。     

蠕动式管道机器人结构设计与运动特性分析

为提高管道机器人在管道内行走的安全性及可靠性,本文针对管径为457 mm的天然气运输管道,设计一款液压驱动蠕动式爬行管道检测机器人,用以对管道内壁的损伤及管体腐蚀开裂情况进行离线检测。根据管道内工况需求,利用蠕动爬行原理对管道机器人整体结构设计。计算管道机器人的驱动能力和越障能力,并采用多体动力学仿真技术对其进行分析,得出管道机器人运行过程中所能达到的最大驱动力及能够通过的最大障碍高度,并制作了物理样机并对其各项性能进行测试。结果表明：管道机器人的运动特性与理论分析结果一致,机器人运行过程平稳可靠,能够保证足够的管道通过性能及驱动能力,可实现复杂工况下的运行和检测。     

起重机用打磨机器人结构设计

根据起重机无损探伤检测要求,对起重机用打磨机器人进行总体布局和结构设计,并结合其使用环境和工作要求选择了双履带、永磁吸附式的总体结构。打磨机器人传动机构选用链传动,其驱动方式按实际控制的需要选择步进电机驱动;打磨机构采用电机驱动,工作时打磨压力由压缩弹簧提供,并由电磁铁来控制工作状态。打磨机器人在起重机构件上的固定采用磁吸附式吊挂结构。     

高层建筑外墙壁喷涂机器人的机械结构设计

为改变人工搭乘吊篮进行高层建筑外墙壁粉刷的现状,从而提高粉刷效率,减轻劳动强度,设计了一种可用于高层建筑外墙壁喷涂的机器人。该喷涂机器人采用真空吸附原理,吸附在垂直墙面上,并通过履带行走。使用远程影像传输和远程遥控实现高层建筑外墙壁喷涂的目的。     

微小型救援机器人机械手设计

根据复杂工作环境下微小型救援机器人的工作特点,设计了一种机器人机械手。依据机械手的关节空间和工作范围设计了机械手的结构,分析了机械手的受力情况,通过简化模型计算驱动力,选择合适的传动方式和壳体及齿轮材料,进行了三维实体建模,为机械手的仿真分析提供了必要的样机模型。实际应用证明,设计的机械手满足设计要求,能够实现预期目标。     

农林机器人本体设计与优化

运用机电工程现代设计方法研究机器人多智能体调控技术,构建机器人平台,设计了一种具有冗余自由度、小臂具有可变尺度的变胞功能的执行结构,建立了工作空间正逆问题的数学模型,优化求得最小包容工作空间的主连杆几何参数,实现了农林机器人可扩展性、灵活性和多重构性功能。     

下肢康复机器人机械结构设计及动力学仿真

为推动康复机器人发展,提高下肢康复训练水平,设计了一种新型下肢训练康复机器人的机械结构.设计采用新型全向移动平台机构,实现了平面内任意方向的运动,并且可以在移动过程中实现任意半径转弯.从运动学角度分析了轮速与机器人轨迹间的数学关系,并采用虚拟样机技术结合Pro/E与Adams联合建模仿真的方法,建立了精确可靠的虚拟样机模型.实验仿真结果表明,设计的虚拟样机模型与数学模型具有一致性,验证了该下肢康复机器人机械结构的实际可行性,为物理样机的建立提供了可靠依据.