全向移动康复机器人设计与研究

下肢运动障碍患者和失能、半失能老人在日常生活和康复训练过程中，通过有效的物理刺激手段和针对性的康复训练可以恢复部分或全部的运动功能。因此设计了一种新型的全向移动康复机器人，通过全向移动底盘实现地面移动跟随，通过减重模组实现患者的减重支撑，通过柔性骨盆机构实现患者的扶持和部分骨盆运动自由度。首先介绍了全向移动康复机器人的机械机构和运动模式，其次介绍了机器人的电气组成和工作原理，建立了基于人机交互信息的控制模型。     

一种多模式全向移动机器人攀爬楼梯的步态

针对移动机器人在户外运动中所遇到的台阶、楼梯等复杂地形,设计了一种可攀爬楼梯的多模式全向移动机器人。通过切换运动模态,该机器人既能像传统移动机器人一样快速移动,又具备了足式机器人的越障能力。首先,分析并构建了多模式全向移动机器人的运动学模型;其次,研究了该机器人越障能力和质心位置之间的关系并计算了该机器人可以翻越台阶的...     

基于全向轮的机器人移动机构运动分析与控制设计

为了实现在有限空间内对机器人进行实时移动控制的目的,提出了一种结合差速控制和正交全向控制的设计方法。以老人服务机器人为平台,通过研究具有4组正交全向轮移动机构的运动特性,以ARM7微控制器为核心,结合速度传感器,实现了对机器人的移动控制。实验表明,该控制方法具有很好的实时性和精确度。在实际应用中,满足了老人服务机器人运动的实时性和高精度的要求。     

全向移动爬壁机器人设计及其运动特性研究北大核心CSCD

设计了一种在壁面上运动的全向移动机器人。该机器人采用三轮全向运动方式与负压气室附着方式相结合的机械结构,既可以在壁面上灵活地完成平面内三自由度的连续运动,又具有较好的附着鲁棒性。针对机器人系统在壁面上运动时受到重力而导致的与在地面上运动特性之间的差异,推导了机器人各轮压地力关于壁面上朝向角的表达式,并由滑移临界状态推导得到机器人在任意朝向下各方向的最大加速度,最后通过仿真实验验证了各轮压地力模型与滑移临界状态模型的正确性。该研究能够为全向移动爬壁机器人的机械结构设计提供指导,为其路径规划与运动控制提供加速度约束。     

四履带双摆臂机器人越障机理及越障能力

为发挥四履带双摆臂机器人的最佳越障性能,本文从运动学的角度,在固定双履带机器人越障机理的 基础上,分析了四履带双摆臂机器人克服台阶、斜坡、沟道等典型障碍的运动机理及其最大越障能力,重点研究了 四履带双摆臂机器人正向和反向两种攀越台阶方式的运动机理及其最大越障能力．以CUMT-II 型煤矿探测机器人 样机为例,绘制了机器人仰角、摆臂摆角与跨越台阶高度的3 维关系图,以及斜坡坡度与摆臂摆角关系曲线,并求 出了相应的最大越障能力的理论值,与实验室实测数据进行了对比分析．本文推导出机器人的最佳越障性能及对应 的质心和摆臂的位置,可为机器人越障时质心位置的控制提供理论依据．     

微小气动机器人的移动控制

根据仿生尺蠖运动机理研制了一种用于人体腔道微创诊查的气动微机器人系统。该机器人系统由前支撑单元、后支撑单元和具有3个气室的橡胶驱动器三部分组成。设计了控制机器人移动的计算机电-气控制系统,通过控制该电-气系统的继电器和高速开关电磁阀来控制机器人系统的钳位气囊和驱动器气室内的气压。通过分析一个运动周期内机器人的运动状态,给出了机器人移动的控制算法,使机器人前、后支撑单元的气囊和驱动器的气室实现有规律的充气、保持及放气3种状态,从而实现有规律的运动。研究结果表明所设计的机器人具有仿生尺蠖移动机理的柔性结构,通过所设计的电-气控制系统可实现机器人的自动移动。     

基于多传感器信息系统的三轮全向机器人的研究

本文介绍基于多传感器信息系统的三轮全向机器人的研究,建立了机器人三轮全向移动模型,底盘的三个全向轮呈120。分布,可实现机器人在二维平面内的任意方向移动;设计了多传感器信息系统,通过陀螺仪实现机器人的位姿信息获取,通过双编码器的正交模型实现机器人的位移信息获取,通过机器视觉实现目标物体的甄别,最后给出机器人识别篮球的案例实验结果。     

基于视觉图像的全向移动机器人轨迹跟踪控制研究

机器人轨迹节点跟踪比较难,导致机器人实际轨迹偏离期望轨迹,所以设计基于视觉图像的全向移动机器人轨迹跟踪控制方法;构建全向移动机器人的运动学数学模型,以此确定机器人移动轨迹数学模型;以移动轨迹数学模型为基础,按照视觉图像划分标准对全向移动机器人运动图像的分割,通过分离目标节点的方式提取运动学特征参量,完成机器人轨迹节点跟踪处理;结合节点跟踪处理结果,将运动学不等式与误差向量作为机器人轨迹跟踪控制的约束条件,利用滑模变结构搭建轨迹跟踪控制模型,实现全向移动机器人轨迹跟踪控制;对比实验结果表明,所设计的方法应用后,全向移动机器人角速度曲线、线速度曲线与期望运动轨迹曲线之间的贴合程度均超过90%,满足全向移动机器人轨迹跟踪控制要求。     

基于关联规则挖掘的全向轮移动机器人目标跟踪控制系统设计

为保证全向轮机器人在移动过程中所捕获到的目标对象能够完全符合理想目标设定条件,准确追踪目标节点的运动行为,设计基于关联规则挖掘的全向轮移动机器人目标跟踪控制系统;根据CAN主控框架的部署形式,按需连接核心管控电路与I/O跟踪模块;分别以转向控制器、速度控制器为例,完善全向轮控制结构的物理作用能力,实现机器人目标跟踪控制系统的硬件设计;在此基础上,定义频繁项集合,按照具体的关联规则特征描述结果,确定挖掘程序指令的执行能力,得到准确的关联离散度指标计算结果,实现控制系统的关联规则挖掘,再联合相关硬件设备结构,完成基于关联规则挖掘的全向轮移动机器人目标跟踪控制系统设计;分析对比实验结果可知,随着关联规则挖掘控制系统的应用,全向轮机器人在移动过程中所捕获到的目标对象能够将理想目标完全包含在内,机器人目标跟踪结果准确,可以辅助全向轮移动机器人更加准确地追踪目标节点的运动行为,符合实际应用需求。     

地形自适应救援机器人设计

为实现机器人在复杂环境中快速灵活的运动要求,该文设计了一种轮履复合式快速移动机器人,并针对其3种不同运动模式进行分析.利用智能辅助控制策略,机器人运行中可根据地形不同而采取不同的运动模式,简化了操作难度.机器人采用基于ADXRS610的角度测量单元,STM32F103单片机实时处理角度变化情况来不断监测机器人姿态,在复杂地形中通过调整机器人结构使机器人保持最佳驱动状态.通过不断地调试,最终实现机器人地形自适应的要求,具有运动灵活、操作简单、越障能力强、功耗低的特点.