通用工业机器人模型及其简易控制系统设计

为研究工业机器人的运动及控制,设计了一个机器人模型,包含机械结构设计及控制系统设计2部分。采用步进电机直接驱动各关节,省掉减速及传动机构,使得结构简单,加工经济;采用Mathematica软件进行逆解运算,直线、圆弧运动轨迹仿真;开发了运动控制器,可与任何一台带USB接口的电脑组成简易控制系统,使用方便。编写相应的软件,控制机器人模型运行,运行结果说明此系统可用来研究通用工业机器人的运动学控制等内容。     

通用工业机器人模型及其简易控制系统设计

为研究工业机器人的运动及控制,设计了一个机器人模型,包含机械结构设计及控制系统设计2部分。采用步进电机直接驱动各关节,省掉减速及传动机构,使得结构简单,加工经济;采用Mathematica软件进行逆解运算,直线、圆弧运动轨迹仿真;开发了运动控制器,可与任何一台带USB接口的电脑组成简易控制系统,使用方便。编写相应的软件,控制机器人模型运行,运行结果说明此系统可用来研究通用工业机器人的运动学控制等内容。     

混合工作模式欠驱动手设计及其接触力分析

机器人手目前主要应用于机器人与环境的交互.传统欠驱动机器人手的手指末端运动轨迹并不是一条直线,这种运动轨迹使得它们无法抓取桌面上较薄的物体以及小物体.为了克服这个缺陷,许多研究者在欠驱动手结构中加入了直线机构,使其能够捏取平台上的物体,但目前存在的结构均为双指关节结构,相对于三关节手指其抓取范围较小且适用场合较少.为了...     

拟人机器人手多指欠驱动机构研究

欠驱动机构具有增加抓取稳定性、降低控制难度等优点得到广泛研究.与实现单个手指的多关节动力传递的传统欠驱动机构设计思想不同,提出了一种新型多指欠驱动机构.该机构利用设置于关节轴上的扭簧实现了单个电机对多个手指根部的驱动.经分析,给出了该机构的主要参数设计原则.该机构可以作为拟人机器人手的食指、中指、无名指和小指的根部关节,使机器人手在抓取物体时,四个手指能够自动适应不同形状和尺寸的物体,产生适当的抓持力,抓取稳定性高,控制容易.     

绳驱动机器人被动解耦模块的设计及验证研究

针对绳驱动关节机器人中前后关节独立运动时各关节驱动绳索的运动耦合问题,对绳索的关节耦合关系进行了研究,创新设计了一种新型绳驱动被动解耦机构。采用一种新型的绳索缠绕方式,利用解耦绳索的正反向缠绕带动随动轮以1/2的前端关节角速度运动,使以类似方式走线的两股后端关节驱动绳索在导线轮盘上分别缠绕脱落,避免后端关节驱动绳索在通过前端关节时因前端关节运动而产生绳长变化,以解决绳驱动串联机器人的绳驱关节耦合问题,并搭建了解耦模块验证实验平台,验证了设计的合理性。实验结果表明:该绳驱动被动解耦机构能够补偿前端关节运动导致的后端关节驱动绳索的绳长变化,实现运动耦合的解耦;但受制于绳索自身的弹性,解耦机构在关节换向时会存在一定的解耦误差。     

基于FPGA的两相步进电机细分驱动器设计

采用步进电机驱动的机构中,为了提高定位精度,文章提出了一种高性能的步进电机细分控制系统设计,该系统由FPGA和专用集成电路IXMS150 PSI构成,在FPGA中嵌入Cos/Sin表,通过查表控制步进电机两项绕组电流,实现了高精度的步进电机细分控制系统,提高了步进电机的运行精度,消除了低速震荡现象,该系统可用于机器人,打印机和光学平台等精密位置控制系统。     

基于欠驱动机构的仿人机器人手爪设分

通过研究人手的生理结构特点,模仿人手结构,设计出仿人机器人手爪。整个手爪设计有拇指、食指、中指和小指,每个手指有三个关节。采用欠驱动连杆机构设计出结构紧凑的三关节手指机构以实现包络抓取和精确捏取。设计出高度集成的大功率小体积的驱动和传动机构并通过一个电机调整拇指机构的位置,以形成多种抓取模式。最后介绍了该手爪的控制以及抓取实验。     

线驱动拟人臂机器人逆向运动学分析

基于最新人臂仿生理论和并联机器人研究的成果,提出一种线驱动7-DOF冗余手臂的设计方案.线驱动机构具有高刚度、高精度、高负载能力的优点,可以克服常规串联机构的缺点.介绍这种新型线驱动拟人臂机器人具体的结构,利用旋量理论描述机器人运动,在绳索张力条件的约束下,分析肩关节的工作空间.针对7-DOF机器人的逆运动学求解问题,先采用关节速度再分配法求关节速度逆解;然后与Paden-Kahan子问题法相结合,取得具有冗余控制的位置逆解,求出在给定位姿时各关节角的角度;再由关节角与绳长的关系解出各关节处驱动绳索的长度,并分析肩关节运动对腕、肘关节的耦合影响.最后在ADAMS下进行仿真,采用直线插补算法,动画图形实时显示机器人的运动情况,证明逆向运动学算法的正确性.     

一种下肢外骨骼助行康复机器人及康复评价方法

针对下肢瘫痪患者的康复训练需求,设计了一种下肢外骨骼助行康复机器人。描述了外骨骼机器人的机械结构。设计了基于关节角位移的闭环控制系统,将VICON运动捕捉系统采集的正常人体下肢运动关节角作为参考输入信息,控制受试者穿戴外骨骼进行行走、上下台阶动作。完成系统调试后,采用VICON运动捕捉系统捕捉受试者在该控制系统下的步态,并与正常人体步态作对比,验证了控制算法的正确性。定义了下肢康复评价标准RMP,使用设计的外骨骼康复机器人进行患者跟踪康复训练实验,验证了助行康复机器人的有效性。     

电力铁塔攀爬机器人直线推杆机构设计与分析

面向输电系统检测及维护作业的自动化,提出并设计了一种可以在电力铁塔表面自由移动的五自由度双臂关节式攀爬机器人,以期代替人工完成危险的高空攀爬检测作业任务.该电力铁塔攀爬机器人机构紧凑,左右机构对称,创新采用直线推杆机构实现两臂张合功能,此机构可良好支撑机器人双臂,相比传统关节设计采用的大转矩电机直驱方式,大幅度降低了对驱动电机的转矩要求.建立了机构CAD模型.进行了静力学分析,并在动力学仿真软件Adams软件环境下进行仿真.通过和电机直驱关节方法比较,分析和仿真结果均表明采用直线推杆机构可减小驱动电机转矩.样机试验结果表明电力铁塔攀爬机器人系统的设计组成原理合理,系统方案成功可靠.