升降伸缩式楼道清洁机器人结构及控制系统设计

楼宇的楼梯清扫是一件枯燥和繁重的重复性劳动,为解决这一问题,设计一款基于单片机控制系统的升降伸缩式楼道清洁机器人,实现地面和楼梯自主清扫的目的。该楼道清洁机器人由升降机构、伸缩机构及清扫机构组成。升降机构、伸缩机构实现机器人的水平移动与爬楼动作,清扫机构实现垃圾的清扫与收集动作。采用多传感器融合技术,通过单片机控制机器人爬楼、清扫、避障,并实现区域遍历。该楼道清洁机器人清洁效率高,具有一定的路面适应能力,平稳可靠。     

径向直线运动型硅片传输机器人的设计与研究

结合径向直线运动型硅片传输机器人的设计，分别介绍了该机器人的升降旋转部件、径向伸缩部件、末端翻转部件的机构以及工作原理，并且对径向伸缩部件的直线运动机构进行了运动学分析。     

水质检测蛇形机器人设计及稳定性分析

为了对水产养殖定期监控和检测，保证水质安全，减小人工成本，提高工作效率，让水产养殖监测更便捷、更智能，研发出一种新型水下水质检测蛇形机器人。机器人主要由伸缩机构、移动机构、信号采集传输机构和控制机构组成，搭载水质监测传感器，可以在复杂环境下对水质、水环境信息进行实时采集。首先通过Solidworks软件对蛇形机器人主要机构三维建模，完成沉浮结构设计，其次通过Solidworks软件对机器人的重心和浮心分析并对水下蛇形机器人的稳定性进行了分析，确保伸缩单元上浮和下沉并实现俯仰和蜿蜒运动。为此，加工出样机，并进行稳定性运动试验，通过俯仰、调姿、上浮试验表明：在3km传输距离内，蛇形机器人各关节没有发生倾覆运动，上浮速度和下潜速度移动速度为0～1m/s，根据工作时的角速度、速度、俯仰角轨迹曲线,也表明该水质检测巡航蛇形机器人能实现多点可追踪稳定姿态工作。     

躲闪机器人同步移动转向机构运动学分析

针对现有的机器人移动机移动慢、转向能力差以及难控制的问题,设计了一种运动分级明确、结构简单的躲闪机器人同步移动转向机构,用于实现xOy平面内全方位快速移动。介绍了该机构的运动学原理以及关键参数的设计依据;利用差速原理对移动机构进行转向差速分析,得到了移动机构的运动学方程以及正逆解。同时,通过UG软件建立了该结构的三维模型,对模型进行合理简化后导入Adams软件中进行模拟分析,其结果验证了理论设计的准确性,达到了预期目的,为机器人的设计与开发提供重要参考。     

控制棒驱动机构检查机器人的设计与研制

针对国产CAP1400系列核电站控制棒驱动机构密集阵列排布特点,创新设计并研发了一种具有刚性体、柔性体和软体一体化运动特征的新型控制棒驱动机构检查机器人。该机器人具有由液压剪叉升降机构、麦克纳姆轮底盘和直线模组组成的刚性推进模块、柔索驱动的连续体主机械臂模块以及气驱动的软体伸缩模块。对柔索驱动的单级关节段连续体柔性臂进行运动学分析并探究多电机协调控制策略,并对气驱动的软体伸缩模块进行了分析与测试;最后,在模拟环境中对该机器人进行功能测试,测试结果表明该机器人的各项功能均达到预期效果。该研究为核环境受限空间中规则密集排布管线检查提供了一种新的解决方案和新型机器人。     

一种特殊的3-UPU并联角台机构的运动分析

分析了一种特殊的三自由度3-UPU并联角台机构(支链移动副两端转动副相互垂直)的若干运动学问题。利用虚设机构法导出了机构在初始位形下和沿X轴移动时的一阶综合影响系数矩阵,建立了动平台输出速度与输入速度之间的关系,并绘制了速度和加速度的曲线图。研究结果对该并联机器人的设计及应用都具有重要的意义。     

登高平台消防车臂架伸缩机构设计研究

本文针对登高平台消防车臂架伸缩原理,对四种典型伸缩机构进行受力分析,结合设计实例,对四种典型伸缩机构的绳排受力与油缸推力进行对比研究,为登高平台消防车臂架伸缩机构设计提供理论依据;同时对长臂架伸缩实现方式进行探讨,为进一步优化伸缩机构以及实现长臂架伸缩机构设计提供参考。     

单自由度概率翻转移动连杆机构

基于一种过约束伸缩机构,设计一种单自由度的概率翻转移动连杆机构。通过分析机构的移动原理得出该机构具有两种运动步态,即定向步态和概率步态。定向步态的机构移动有确定的方向;概率步态的机构移动有两个可能方向,此随机过程在理想条件下符合伯努利概率分布。针对机构的移动特性和移动路径,提出使其在平面内任意运动的控制方法。建立移动机构的动力学模型并进行运动仿真。仿真结果表明,通过两种步态的组合控制,可以使机构实现从指定的出发点到达任意的预期目标点的平面移动。制作一台样机,验证了该单自由度机构的移动和转向功能。     

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     

一种新型3P-1R并联平台机构的机型设计与三维建模

基于以单开链为单元的并联机器人机构组成原理,构造一种能实现空间三维移动和一维转动的并联机器人机构模型--3P-1R并联平台机构.根据该新型并联机构的几何参数,使用CAXA实体设计软件完成新型的3P-1R并联平台机构的三维建模.设计完成的虚拟样机布局合理、约束副正确,从而为其运动仿真的实现和样机的试制奠定了基础.     

一种基于3-RPC并联机构的新型步行机器人

并联机构结构简单且具有较高的承载能力,将并联机构用于步行机器人,能够在很大程度上提高步行机器人的载重和行走效率,为此提出一种新型的步行机器人。该机器人本体采用3-RPC并联机构,具有3移动自由度,可以在不调整身体姿态的情况下向任意方向移动。采用螺旋理论分析该机器人实现三维移动的机构学原理并验证了自由度,给出位置反解的算法并绘出工作空间,结合3+3步态对机器人的行走运动进行运动学动态仿真分析,仿真结果显示机器人可以实现连续行走且步态平稳,表明该设计正确合理,具有一定的可行性。此外,由于采用并联机构,与传统多足步行机器人相比,该机器人还有容易得到位置反解等优点,有利于步行机器人的结构设计与运动规划,也拓宽并联机构的应用领域。     

新型剪叉式可伸缩可升降机构及其静刚度分析

将Hart直线机构和剪叉机构相结合,提出一种仅含转动副的直线可展单元结构模型,并以此为基础设计得到一种新型剪叉式可伸缩可升降机构,该机构可实现一维方向上的直线伸缩或升降运动。首先,阐述剪叉式可伸缩可升降机构的模块化组成原理,将机构的组成等效为底部模块、中部模块和顶部模块的顺序叠加,3种模块均由直线可展单元构成;其次,建立单个直线可展单元的运动学模型,结合机构的模块化组成原理,推导出任意模块间的运动学递推关系,并以此为基础构建多层模块条件下剪叉式可伸缩可升降机构的整体运动学模型,用以验证该型机构实现精确直线运动的正确性和有效性;最后,以3层2列剪叉式可伸缩可升降机构为例,对其进行静刚度虚拟仿真分析。结果表明,机构沿可伸缩方向具有较好的抵抗变形的能力。     

柔性轮式移动弹跳机器人设计与运动性能研究

为了提高机器人在复杂环境中的适应性能,解决弹跳机器人姿态调整和翻转复位的问题,设计一种柔性轮系机构与集弹跳、调姿和翻转复位一体的多链弹跳机构结合的柔性轮式移动弹跳机器人。运用柔性轮系机构实现机器人平坦路面快速稳定的移动,通过柔性轮的弹性变形消除弹跳运动的部分落地冲击力,并基于铁木辛柯梁理论对柔性轮进行受力变形分析。多链弹跳机构能实现机器人的弹跳运动、起跳角度调节和落地后翻转复位,具有单机构多功能的特点。设计了一种复合螺母机构,当复合螺母机构的螺母片闭合时,储能电机驱动丝杆转动实现机器人弹跳储能;当螺母片分离时,瞬间释放弹簧的弹性势能实现机器人的弹跳运动。运用ADAMS对机器人的姿态调整、弹跳运动和翻转复位进行仿真,研制柔性轮式弹跳机器人原理样机并进行弹跳运动实验,结果表明,该柔性轮式移动弹跳机器人的设计具有可行性。     

可越障多足机器人机构设计与仿真分析

设计了一种可越障多足机器人,该机器人具有移动速度快,越障能力强等特点.腿部机构设计是影响多足机器人运动特性的重要因素之一,采用曲柄摇块机构原理设计了一种新型的多足机器人腿部机构.为了保证机器人移动过程中重心不发生变化,运用Matlab软件对踏片的踏面曲线进行设计,并分析了腿部机构不同尺寸参数对踏面曲线、单个踏片与地面接触点水平方向运动速度和加速度的影响规律.同时,设计了多足机器人的辅助爬升机构,并分析了多足机器人翻越障碍物的工作流程.最后,通过虚拟样机运动仿真以及实物样机试验验证了可越障多足机器人机构设计的可行性.     

压铸机连杆型伺服取件机械手的结构设计

设计了可提高压铸成型加工自动化水平的连杆型伺服取件机械手。取件手臂采用四连杆机构,运动平面为垂直面,伺服电机作为驱动元件;升降部分采用蜗轮蜗杆和螺旋机构,由异步电机驱动;手爪的伸缩和拔取采用线性模组实现定位控制;用回转气缸和伸缩气缸实现手爪的回转和夹紧。该机械手具有结构简单、定位准确和调整方便的特点。     

混合型四自由度并联平台机构及其位置分析

为了丰富并联少自由度机器人的机型,本文提出了一种能实现空间三维移动和绕Z轴转动的并联机器人机构模型,该模型由三个TRT分支和一个SPS分支构成.文中采用螺旋理论分析了它能实现空间三维移动和绕Z轴转动的机构学原理,计算了它的自由度;给出了其位置反解的方法,推导出了位置正解的封闭方程,并进行了数值验证.     

一种非匀速连续转动机构的参数化设计与运动分析

利用Pro/E分析研究一种非匀速连续转动机构,实现该机构的参数化设计、虚拟装配和运动分析.利用软件的编程功能实现零件问参数的相互驱动,即尺寸的关联性,有效地解决非匀速连续转动机构设计难度大、周期长的问题.总结出一种利用现有机构获得所需运动速度、轨迹的方法,探索出一种利用计算机辅助设计软件分析研究已有机构及新机构的思路和方法.     

轮履复合式移动机器人设计及越障功能分析

进行了一种机器人行走系统的设计和越障功能分析。该系统采用轮履复合式移动机构,具有直线行走、左右转弯、通过凸台、攀越楼梯、跨越沟槽障碍等优点。从机构本体运动出发,分析了移动机器人各种路况下的通过性,得出其可行性条件。由分析可知,所提出的机器人行走系统适用于探测和救援等复杂环境。     

4-UPU并联机器人机构及其运动学

提出了一种能实现空间三维移动和绕Z轴转动的机构模型———空间4-UPU并联机器人机构模型。采用螺旋理论分析了4-UPU并联机器人机构实现空间三移一转运动的机构学原理,计算了其自由度,讨论了输入的合理性;给出了其位置反解的方法,导出了位置正解的封闭方程,进行了数值验证,并分析了该机构的工作空间和奇异位形。该机构是一种过约束机构,具有结构对称且相对简单、刚度大等优点,可用于开发新型工作台、并联机床、四维力传感器以及微操作机器人等。     

轮履变结构反恐机器人设计及运动学分析

针对轮履复合式反恐机器人轮和履带分开设计,结构不紧凑的问题,提出一种轮履变结构反恐机器人新型机构设计。轮式移动和履带式移动可相互转变,使机器人具有机构可重构的特点,从而使机器人体积减小,结构更加紧凑,既能采用轮式方式快速移动,又能采用履带方式进行越障。通过对机器人进行运动学分析和在RecurDyn软件中进行越障仿真研究,验证了机器人的越障性能,同时为后续机器人实验研究提供了理论依据。