基于ADAMS的六足机器人腿机构优化设计与仿真

针对传统六足机器人腿机构自由度较多、控制较复杂的情况,综合考虑了足端运动轨迹对机器人越障能力和行进速度的影响,设计了一种具有单自由度腿机构的六足机器人.基于机械动力学软件ADAMS,建立参数化腿机构模型,并对参数化腿机构模型进行关键尺寸的优化设计,验证了六足机器人腿机构的有效性.有效提高了六足机器人的越障能力和行进能力,为后续研究奠定了基础.     

少驱动六足机器人结构设计与轨迹优化

设计了一种具有良好稳定性和越障能力的少驱动六足机器人。对少驱动六足机器人的整体结构以及行走步态进行了分析,在此基础上建立了机器人足端点轨迹方程,得到了机器人行走和越障时足端点的运动要求。以六足机器人运动平稳性为目标函数,综合考虑杆长条件、传动性能、几何结构、越障条件和边界条件五类约束,建立了机器人足端轨迹优化模型。利用MATLAB优化工具箱的约束非线性函数fmincon对影响少驱动六足机器人足端轨迹曲线的参数进行优化,得到了满足运动特性要求的机器人腿部机构尺寸。通过对优化后得到的足端轨迹的分析,证明了少驱动六足机器人腿部机构的合理性,为后续六足机器人的研究与开发奠定了基础。     

六足机器人多机可达空间协同越障仿真分析

对于小型六足机器人,群体合作是克服单体性能局限的有效措施。为提高六足机器人的越障能力,提出了六足机器人多机协同越障的解决方案。并采用了机器人学D-H参数法,结合足端轨迹规划,对六足机器人多机协同越障情况进行运算,找出六足机器人多机协同时的足端运动范围。再参考求得的运动范围,设定典型障碍,进行虚拟样机仿真。对比三次虚拟样机的仿真结果,展示了多机协同越障的有效性,为提高六足机器人越障能力提供一种新的研究思路。     

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.     

轮足式机器人机构设计及越障性能分析

越障能力和地形适应能力是移动机器人性能评价的重要指标。以提高越障能力为目标,设计了一种轮足式越障机器人,采用头部连杆机构辅助越障,同时对其头部连杆机构进行了参数设计。利用瞬时功率守恒原理建立了越障机器人的运动学方程,得到了越障过程中的速度变化规律,在此基础上,采用Adams进行了机器人运动仿真,模拟机器人爬越台阶面的运动情况,并分析了机器人爬越台阶面的越障性能。结果表明,所设计的轮足式机器人具有良好的越障能力。     

基于非常规步态的六足机器人运动控制方法研究

重型六足机器人惯性大,行走在凸包或凹坑地形时易发生失稳,需要机器人在触障或踏空后结合本体传感器信息快速进行反射运动避免失稳。利用非常规步态,改变机器人的迈腿相序,规划反射运动轨迹,并利用阻抗控制对受到力冲击的足进行动态力位调整,实现机器人的顺利越障跨沟,保证机器人的稳定行走。仿真结果验证了基于非常规步态的控制方法可以有效地实现六足机器人的越障和跨沟运动。     

六足蜘蛛爬行机器人系统组成和越障性能分析

针对环境探测中对信息实时获取和机器人优越性能的需求,介绍了所设计的六足蜘蛛爬行机器人的系统组成及对越障性能的分析计算。机器人由6条机械腿和机器人主体构成,以Stm32f407芯片为主控制器,并使用PID算法来控制整个机器人保持平衡,通过图像采集系统完成对操作指令的实时反应。基于重心超越学,通过理论研究、质心分析和数值计算对机器人的越障能力进行分析,得出机器人攀爬楼梯最大高度及跨越横沟最大宽度的关系式。研究为爬行机器人的设计提供了进一步依据。     

一种履带式机器人设计及其越障分析

针对核工业管道内壁情况的检测,设计了一种六履带四摆臂式移动机器人.该机器人具有越障、跨沟、无线遥控和图像采集等功能.详细介绍了履带式机器人机械结构和控制系统的设计过程,并对制作的机器人进行了越障性能分析和相关实验验证.     

一种仿生八足机器人的设计与越障仿真

介绍了一款可以在狭小环境中工作的仿生八足机器人的结构设计与越障能力分析。以蜘蛛为仿生对象,完成机器人的结构原理分析和优化替代,确定仿生多足机器人的整体结构与腿部设计,并利用Solidworks设计出完整的机械结构模型;利用Solidworks motion模块对模型进行越障能力的运动仿真,得出该仿生八足机器人能攀爬最高为40.5mm的障碍。     

圆弧形腿机构六足机器人的结构和控制系统设计

针对轮式移动机器人越障能力不足的问题,设计出了一种兼具轮式和足式移动机构特点的圆弧腿仿生六足机器人。完成了基于飞思卡尔MC568037型DSP及CAN总线的机器人控制系统的设计;对机器人的运动步态、静力学及运动学模型进行了研究,并采用ADAMS仿真软件对运动学模型进行了验证;提出了一种基于三角函数规律的电机转速曲线。最后对电机驱动系统、机器人的越障及转向性能进行了测试。实验结果表明,机器人驱动电机的控制系统具有良好的响应特性,机器人可通过30 cm高的障碍,并且具有较小的转向半径,环境适应性强。     

6足步行机的控制系统设计及运动仿真

针对一种空间闭链RSTR机构六足步行机,通过机构运动分析,合理规划其运动轨迹;成功搭建控制系统,实现了步行机行走、遇障碍自动停止的功能;利用ADAMS进行运动学仿真分析,得出结论：六足步行机基本能维持静态稳定步行,整个步行机行走过程中实现了其连续运动,且行走轨迹基本为直线,并能保持一个较高的静态稳定移动速度。     

六足机器人模块化结构设计

为实现性能优越而结构简单的六足移动设想,通过对六足机器人进行步态和传动结构特征的分析,提出了六足机器人模块化结构设计方案,并利用Solidworks完成了各模块及机器人的整体构型。最后,对其结构特征进行了分析,论证了该六足机器人的特性和优势。研究结果表明,该模块化结构设计方案有助于推动六足机器人的广泛应用。     

基于ADAMS的六轮自适应越障机器人的设计与研究

针对在复杂环境下对移动机器人的运动要求,设计了具有良好机动性和越障性的六轮腿复合型移动机器人。用静力学方法对机器人进行了稳定性和运动能力分析,运用虚拟样机动力学软件ADAMS构建了自适应越障机器人参数化模型,主要对机器人在两种不同障碍物条件下越障情况进行了分析,获得了机器人各部件和整体的运动学特性曲线,为机器人结构的设计与数值计算提供了理论依据。对机器人样机进行了性能测试,验证了机器人本体结构的可靠性和实用性。     

大型六足仿生平台机器人机构设计及运动仿真

在基于动物的运动本能分析后,进一步探求大型六足机器人的机构设计及直线行走和转弯运动的步态分析。基于三维建模软件NX5.0以及虚拟样机仿真软件ADAMS进行仿真,验证了大型六足机器人行走机构设计和步态分析的合理性,为后续实际研制大型六足平台机器人样机提供了前期研究和重要参考。     

具有越障功能的小型地面移动机器人

针对在危险环境下对移动机器人的运动要求,研究了机器人系统的总体设计,提出了一种具有越障功能的小型地面轮履复合式移动机器人,阐述了其机构设计度其实现。分析了谊机器人通过台阶、斜面、楼梯等障碍时的越障特性。研制完成的第一台样机具有结构简单、体积小、质量轻的特点,通过实验验证了该机器人运动灵活,具有很好的环境适应性和越障能力。     

六足步行机的稳定性监控系统

本文综合了各种地形条件下的六足步行机的静态稳定性方法,详细讨论了能量稳定法,并用这种方法分析了六足步行机的越野能力,研究了六足机转向时的步态选择及其稳定性,给出了六足机总体结构尺寸的一种CAD方法,设计了一个适于各种地形条件的六足步行机的稳定性监控系统。     

五自由度并联机械腿静力学性能评价与优化设计

为了对一种六足机器人的五自由度并联机械腿进行静力学性能评价和优化设计,提出了一种同时考虑约束力映射关系和驱动力映射关系的腿部机构静力学分析方法,并基于此方法对机械腿进行了优化设计.首先,通过分析腿部机构的驱动、约束映射关系,分别建立了腿部机构的驱动雅可比矩阵和约束雅可比矩阵;应用虚功原理建立了腿部机构的驱动静力传递平衡方程,在定义驱动静力学评价指标的基础上绘制了评价指标分布图,得出了结构参数与驱动静力评价指标之间的关系曲线.然后,采用同样的方法建立了腿部机构的约束静力传递平衡方程,定义了约束静力学性能评价指标,得出了结构参数与约束静力评价指标之间的关系曲线.最后,基于驱动、约束静力学性能评价指标,采用蒙特卡罗法对结构参数进行了优化设计.计算表明,固定平台结构参数a为200mm、运动平台结构参数b为80 mm,UPU支链长度l1min,l3max分别为500mm、900mm时,腿部机构的静力学综合性能最好.     

智能移动机器人的多传感器控制避障研究

针对我们现实生活中未知的、时变的周围环境,提出了一种基于多传感器的自主移动机器人在多障碍物环境中智能避障的设计。利用自身安装的四探头一体防水超声波传感器、红外传感器为有效的环境感知提供障碍物的距离数值,采用核心芯片STM32F407处理多传感器获取到的距离数据,并将控制指令输入到执行单元。对其主控制电路、各个传感器接口的设计实现了移动机器人避障控制系统的硬件设计。通过对获得的多组传感器实验数值的分析以及对机器人样机的多次测试验证了其设计的可行性。     

球—轮复合可变形机器人的结构设计与分析

设计一种将球形机器人与轮式机器人运动特点相结合的可变形移动机器人。该移动机器人可以适应多种复杂的地形环境,自身几何形状发生变化以实现球形和轮式机器人互换。球—轮复合型移动机器人的机构系统由可变形球壳、球体推进装置和轮式驱动装置组成。通过对可变形球壳的拉伸和收缩实现球形和轮式机器人之间的角色交换。运用理论推导和参数优化等方法对球—轮复合型移动机器人中的变形球壳、车轮、和驱动重摆的结构尺寸进行分析,并通过仿真试验验证了机构尺寸参数选择的合理性,为该复合型移动机器人的机构设计提供了理论依据。最后通过实物试验验证,证实了该移动机器人实现的可行性。     

六足步行机器人的并联机械腿设计

将并联机构用于六足步行机器人的腿部结构,以拓展六足步行机器人的应用领域.提出了一种基于(U+UPR)P+ UPS机构的并联机械腿,并对机械腿进行了结构参数设计.首先,对腿部机构进行了运动学分析,推导出了腿部机构的位置反解方程和速度传递方程;分析了腿部机构的工作空间并绘制了工作空间三维图,定义了工作空间性能评价指标,绘制了结构参数与工作空间性能指标的关系曲线.然后,对腿部机构进行了运动灵活性分析并绘制了雅克比矩阵条件数分布图,定义了运动灵活性评价指标,绘制了结构参数与运动灵活性指标的关系曲线.最后,基于工作空间性能指标和运动灵活性指标,采用蒙特卡罗法进行了结构参数分析,选取了一组性能较好的结构参数并考虑加工和装配工艺性,设计了一种新型3自由度并联机械腿的虚拟样机,为六足步行机器人的进一步研究奠定了基础.