欠驱动蛇形机器人模块的设计研究

依据现有的欠驱动理论,结合摩擦盘运动分解合成机构,设计出一种欠驱动蛇形机器人模块,并研究其运动规律。通过分析研究表明运用这样的摩擦盘传动机构作为关节模型,可以建立起欠驱动蛇行机器人模块。由于采用了欠驱动方式使得结构紧凑,有利于降低机身的重量;使其具有更大的灵活性和适应性,对蛇形机器人走向实用具有重要的意义。     

集中驱动式机器人运动耦合及解耦

机器人运动耦合是集中驱动式机器人技术开发中一个严重的突出的问题。本文联系课题实际,就这一问题进行了尝试性探讨,得出了耦合模型及解耦结论,并已用于EPR-501交流伺服电动机器人。     

绳驱动柔性机器人运动学建模及主从控制研究

针对目前组装式绳驱动柔性机器人存在的装配复杂、控制精度差与刚度低等问题,提出了一种用于狭小空间探测的超冗余绳驱动柔性机器人。首先,设计了一种通过卯榫连接的绳驱动柔性机械臂,基于常曲率假设,利用MATLAB软件建立了该机器臂的运动学模型,并对其工作空间与绳长变化量进行了仿真分析;然后,分别设计了基于上位机软件界面和增量映射模型的主从控制方法;最后,搭建了单关节的柔性检测机器人系统样机平台,并通过旋转弯曲与负载弯曲试验,对所建模型和控制策略进行了验证。研究结果表明：新构型柔性机器臂可以解决柔性机器人刚度较低的问题,其运动特性明显优于芯柱型柔性机器人,其负载能力达到250 g时,末端位置的控制误差小于8%,满足柔性机器人的控制需求。     

考虑驱动耦合的绳驱动外肢体机器人运动建模及控制研究

针对绳驱动外肢体机器人由于其布线形式及驱动耦合所造成的运动建模复杂及控制精度低等问题,研究了一种考虑驱 动耦合的绳驱动外肢体机器人运动建模及控制方法。 基于 D-H 法和欧拉变换原理构建了刚柔一体外肢体机器人的运动学模 型,并根据关节耦合机理推导相邻关节间的主动解耦模型,提出了一种基于驱动解耦运动学模型的外肢体控制策略。 最后搭建 了外肢体机器人实验样机,并对其所建运动模型及控制方法进行验证。 结果表明,机器人末端多点定位误差最大为 7. 45 mm, 移动路径最大误差为 7. 24 mm,总体误差平均值为 6. 08 mm,由此验证了所提的刚柔一体外肢体机器人驱动解耦运动学模型和 控制策略的正确性,具有较好的控制精度和运动品质。     

绳驱动仿人机器人下肢设计与仿真分析

仿照人体骨骼肌驱动,提出一种基于绳索驱动的新型拮抗驱动方式,采用一对电机带动绳索的方式对关节进行冗余驱动;基于绳索驱动方式完成仿人机器人下肢结构的设计;在给定的机器人运动轨迹下得出绳长的变化规律;利用逆动力学分析求解出机器人的关节力矩,采用优化方法求解出驱动关节两侧绳索的最优驱动力;最后利用ADAMS软件对绳索驱动机器人下肢进行动力学仿真,仿真结果验证了绳索长度驱动的可行性以及拉力计算的正确性。对于仿人机器人以及康复机器人的设计具有一定的借鉴意义。     

绳驱动连续体机器人标定方法

为提高绳驱动连续体机器人的定位精度,提出了一种针对此类机器人的误差标定与补偿方法.该方法利用指数积(POE)公式建立连续体机器人关节模块的运动学模型,并利用运动学模型推导出误差传递模型.针对误差模型采用最小二乘方法进行误差的辨识,将辨识后的误差补偿至机器人的运动学模型,从而提高机器人关节模块的模型精度.制作了基于柔性支...     

外骨骼机器人半径轮绳轮驱动技术研究

通过倾角计测得人体抓举重物过程中肘关节和肩关节的角度变化曲线,在Solid Works中建立上肢三维模型,运用ADAMS仿真计算出抓取重物时的关节力矩,设计得到变半径绳轮的外形轮廓坐标。在相同条件下对比等半径轮驱动时所需要的功率,变半径轮绳轮驱动方式具有有效节能的优点。     

矿用外骨骼机器人的驱动系统设计及研究

在分析矿用外骨骼机器人结构设计的基础上,针对其系统控制特点,设计出矿用外骨骼机器人的驱动方案,并阐明其驱动原理。建立外骨骼三维模型,在ADAMS/AMESim中完成外骨骼行走性能仿真。进行穿戴实验,对外骨骼小腿液压缸的输出压力和外骨骼机器人与人腿动作响应情况进行了研究。实验结果与仿真分析基本一致,其中小腿液压缸的实际最大输出压力为4.92 MPa,外骨骼机器人与人腿的响应误差最大值为2.2°。实验证明,该驱动系统动作稳定,响应较快。该研究为进一步优化矿用外骨骼机器人驱动系统提供了参考。     

基于SMA驱动模块的仿生水母机器人

通过对海月水母的仿生性研究,设计制作了一款仿生水母机器人。为实现水母钟状体的收缩与释放动作,基于形状记忆合金(SMA)丝设计了一款新颖的具有类似于人工肌肉功能的驱动模块,详细描述了该模块的结构参数和制作工艺,并对其电气特性进行了测试研究。仿生水母机器人由6组SMA驱动模块辐射对称组装构成,采用了基于中枢模式发生器(CPG)网络的仿生控制方式,实现了水母机器人三维空间内多模式游动。最后,针对水母机器人不同的运动模式进行了多组实验,水母机器人游动数据验证了控制模型的有效性。     

绳驱动连续型机械臂设计

结合国内外连续型机械臂的研究成果,设计了一种新型基于球铰关节连续型机械臂,建立了其运动学模型,对多关节运动进行解耦分析,并研制了原理样机,最后还进行了相关的实验研究及分析。     

三自由度绳驱动并联机器人运动学分析

本文提出了一种新型的三自由度绳驱动并联机器人,在阐述其结构特点的基础上,并对其运动学机构进行了分析,建立了该机构位置的正反解方程,进行了数值分析,为该类机器人机构的开发研究提供了一定的理论基础.     

绳驱动机器人智能立库应用的可行性分析

伴随着市场经济的飞速发展和电力智能电网建设的大力推进,智能电表的表计检定量与日俱增.为了解决这个问题,智能立库在电能表的存储中已经开始大规模应用.智能立库建设成本较高,系统硬件结构复杂,对智能立库的大范围推广造成一定阻碍.为此,提出绳驱动机器人在智能立库上应用的可行性,降低了立库建设成本,简化立库结构,解放了人力资源,...     

自动导航车驱动模块设计及其控制研究

首先进行驱动模块硬件的设计,其次对驱动模块控制参数进行分析,最后根据系统硬件环节的参数,确定了驱动电机环节的控制模型,进而初步确定了控制环节参数,经理论和仿真分析以及实际调试可知,所确定的参数具有良好的控制效果。     

基于绳驱动的辅助站立装置设计与研究

针对社会老龄化带来的老年人独立困难问题,设计了一种基于绳驱动的辅助站立装置。分析绳驱动辅助站立装置结构组成及工作原理,计算装置核心部件驱动绳和椅板的尺寸,采用SolidWorks软件和Adams软件对其进行建模、仿真。结果表明,绳驱动辅助站立装置能满足老年人的使用需求,帮助用户独立站立,成本低且安全性高,具有一定的市场价值。     

机器人欠驱动手爪驱动控制器设计

为了实现欠驱动手爪作为末端执行机构在机器人系统中的应用,针对欠驱动手爪进行驱动控制器设计。针对欠驱动手爪的机械结构设计与驱动控制需求进行了归纳分析,综合采用电力电子、传感器、单片机及CAN总线控制技术进行了驱动控制器系统设计,基于模糊神经网络进行了作用力控制算法设计,设计出了结构紧凑,集检测、驱动、控制及总线传输接口于一体的欠驱动手爪驱动控制器,并将欠驱动手爪与驱动控制器一起集成至工业机器人手臂上进行了实验验证。实践结果表明,驱动控制器集成度高,功能完善,能够实现欠驱动手爪的动作要求,实现了欠驱动手爪在机器人系统中的成功应用,结果证明了设计的正确性与有效性。     

具有关节角反馈的绳驱动拟人臂机器人机构设计与张力分析

将绳驱动与并联机构技术应用于拟人臂机器人上,设计一种绳驱动的串并混联拟人臂机器人。其特点之一是在拟人臂的各个旋转关节安装有旋转编码器,采用关节角反馈的控制方法,提高了机构的控制精度。特点之二是通过刹车线结构的使用,实现了机构肩、肘、腕关节的完全解耦,并根据旋量理论,对肩、腕关节所使用的绳驱动球面并联机构进行弱耦合研究,简化了机构的运动学公式。讨论驱动绳索的张力变化关系,针对绳驱动机构的特点提出相应的混合控制策略,并且通过试验验证了机构的可行性和算法的有效性。     

仿生六足机器人机构设计及驱动系统研究

在抗震救灾工作中,由于外部环境的恶劣和复杂,使得整个救援工作变得艰难和缓慢。因此,基于在特种环境中工作的六足机器人,设计了一种可应用于大负载、高越障能力的六足机器人机构,旨在顺利有效地协助开展救援工作。首先,针对六足机器人的运动特点,设计机器人的腿部关节配置和三维模型,并采用双液压缸驱动增大机器人的驱动力矩。其次,根据模块化设计思路,完成单腿目标的详细机械设计。最后,根据机器人的运动控制要求,采用Arduino UNO的开源硬件平台搭建主要的控制电路,并使用增量式的PID算法对电机进行PWM调速控制,得到机器人稳定的运动控制系统。实践表明,对六足机器人的设计和对控制系统的研究,在工程应用中具有重要的理论和现实意义。     

可重构环保机器人模块设计

设计了一个可重构机器人模块系统,该系统由行走模块、连杆模块、关节模块、末端执行模块等子系统组成。各子系统中有多种结构及尺寸的模块,能根据工作要求选择不同的模块组合构成所需的机器人,满足实际工作要求,从而达到快速设计制造机器人和降低制造成本的目的。     

合作机器人的被动约束特性及实验研究

合作机器人(Cobot)是在同一作业空间与人直接物理合作的机器人。为了实现Cobot与人直接合作,Cobot的关节机构必须具有被动约束特性。建立了一种基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型和它的控制模型,对关节机构的被动约束特性和Cobot的轨迹跟踪特性进行了实验研究。实验结果表明,不完全约束关节机构具有被动特性,并能约束Cobot关节的运动状态,并能使Cobot在不同操作力作用下跟踪期望轨迹,不会因机器人失控伤害操作者,满足Cobot与人合作的要求。具有这种关节机构的Cobot可以应用在外科手术、物料搬运和零件的装配等需要人机合作的场合。     

排爆机器人PWM调速模块的设计

针对试验中以软件方法实现PWM电机调速的不足,介绍了一种硬件实现PWM调速的方法,该方法成本低,实时性能好,可以消除直流电机在低频信号下的共振现象,从而减小电机的噪音。通过Protel DXP仿真和在排爆机器人样机上的试验,证明了该方法的可行性和优越性。