排爆机器人越障机理及对爆炸物的动态响应分析

排爆机器人发现爆炸物后,需要将爆炸物运到排爆罐里进行引爆.这个过程机器人要夹着爆炸物跨越各种复杂的路面环境,比如跨台阶,壕沟,甚至上下楼梯等障碍,因而容易造成对机器人本体较大的冲击和振动,尤其是对爆炸物产生冲击和振动,严重时使爆炸物从手爪中脱落,掉到地上.对华南理工大学自主研制的履带式排爆机器人越障过程的机理进行分析,研究机器人越障时产生的冲击载荷及其爆炸物的动力学响应,以及其对手爪夹持力影响分析.这对于研究排爆机器人在复杂路面运动时其爆炸物的动力学特性具有重要指导意义.     

排爆机器人主从手力觉临场感仿真研究

针对排爆机器人手臂抓取爆炸物无力反馈操作人员临场感差,易发生误操作触发爆炸物等问题,设计一种排爆机器人主从机械手系统。该系统由两组相同结构的机械手臂组成,每个机械手上安装力传感器分别检测人员与爆炸物对主从手产生的作用力。对主从手机构建立动力学模型与控制模型,根据所建立的模型利用二种不同质量的爆炸物进行抓取以验证其机构动态性能。仿真结果表明：机械手抓取小质量爆炸物时主从手之间力跟随与延时特性都有较好映射;在抓取大质量爆炸物时从手力的映射出现振荡并产生延时。     

动态载荷下多指手抓取爆炸物的研究

将多指灵巧手运用于排爆机器人替代简单的夹持器,用于处理爆炸物等各种危险品,使机器人具有更灵活的操作能力.针对排爆机器人在野外作业时由于跨越障碍、上下楼梯等原因导致机器人产生振动,从而使爆炸物产生动载荷而影响其抓取稳定性.对排爆机器人建立振动数学模型,获得爆炸物在冲击载荷作用下的动力学响应.运用旋量理论研究多指手在动态载荷下的抓取能力,寻求多指手在稳定抓取爆炸物的前提下最小的接触力,防止由于过小接触力而导致爆炸物的脱落,甚至发生爆炸.该研究对于夹持有危险性的物品及其夹持力的确定具有指导意义.     

六自由度排爆机器人操作臂运动学分析

排爆机器人作为代替人进入危险环境,完成排除爆炸物、危险物销毁的任务,研究其操作臂的运动学方程,有助于研究机构合理性,对于排爆机器人任务完成具有推进意义。文章以一种六自由度排爆机器人操作臂为基础,对其运动学问题进行研究。以D-H法来确定操作臂的各个设计参数,确定合适转换矩阵,目标矩阵和运动学方程。通过Maple强大的矩阵运算功能对运动学进行求解,并通过Matlab对结果进行验证。     

基于UG和RecurDyn的排爆机器人的精确建模及动态分析

基于UG和RecurDyn软件分别建立了排爆机器人主体模型和履带系统模型,并在RecurDyn软件中进行了实体装配。运用RecurDyn软件对实体模型进行动态仿真,给出了爆炸物重心和整机重心在竖直方向的振动位移和振动加速度曲线,并分析了排爆机器人的平顺性。为机械臂的振动控制研究奠定了基础。     

基于一种解析运动学模型的排爆机械臂联动遥操作技术

联动遥操作是排爆作业中对排爆机械臂的一种有效和便捷的操作方式,也是排爆机器人研制中的难点.本文在D-H方法基础上,针对所设计的排爆机械臂的机械结构,提出了一种简化实用的基于3臂杆6自由度机械臂的解析运动学模型,该运动学模型能得到解析的正运动学方程和逆运动学方程,从而能实现在控制系统中的实时计算.本文详细描述了基于该解析运动学模型的排爆机械臂联动遥操作控制系统的设计.实验表明,采用该解析运动学模型能大大提高对排爆机械臂操作的效率和排爆作业精细程度.     

排爆机器人五自由度操作臂灵活度优化方法

针对传统机器人操作臂灵活度优化方法忽略了获取机器人雅克比矩阵奇异值,导致操作臂灵活度过程效率降低,排爆准确度得不到明显提高。提出排爆机器人五自由度操作臂灵活度优化方法。首先对操作臂构造动力学模型,获取拉格朗日动力学方程及相关参数,对姿态概率系数和可操作度进行描述。以五自由度操作臂工作球为基础分析操作臂姿态概率系数;针对操作臂的可操作度,通过排爆机器人雅克比矩阵奇异值实现构造,建立操作臂在工作空间内的灵活度优化目标函数,通过遗传算法对目标函数进行求解,实现排爆机器人操作臂灵活度的优化。实验结果表明,所提方法优化性能佳,可有效提高操作臂灵活度。     

排爆机器人五自由度操作臂动力学分析

结合排爆机器人的研制,针对安装于排爆机器人移动平台上的五自由度操作臂实际结构,首先测算出操作臂的惯性参数,并由此建立动力学模型,推导出拉格朗日动力学方程和参数;然后模拟排爆抓取任务,规划了操作臂各关节三段式五阶多项式运动规律,由动力学方程仿真求得各关节电机的力矩变化规律,并结合电机性能参数验证了运动规划的合理性。     

排爆机械臂的运动学数值模拟研究

为了使排爆机械臂能够柔性地、高效地处理爆炸物,需对其进行运动学数值仿真。针对所设计的排爆机械臂的机械结构,运用D-H方法建立了相应的运动学模型。通过矩阵逆乘的方法分离变量,求得了运动学正解和逆解。利用MATLAB机器人工具箱编程并建立ADAMS虚拟样机,对机械臂的末端位移、速度和加速度做了运动学仿真。数值仿真结果验证了机构设计的合理性和正确性。     

基于触屏控制的遥操作排爆机器人设计

针对传统排爆机器人行走机构的缺陷,设计了一种轮摆履复合的排爆机器人。基于Beckhoff控制器和Elmo驱动器实现了机器人的运动控制系统。通过设计通信系统、图像实时传输系统和虚拟机器人交互系统,实现了机器人的遥操作,并结合各子模块开发了一整套基于触摸屏的控制软件。实验证明该排爆机器人移动性能好,触控软件操作方便,交互性好。