"穿地龙"机器人总体方案分析与研究

通过对国内外地下管线非开挖技术发展的分析,设计了应用于中、小管线铺设的“穿地龙”机器人,根据总体方案的要求,确定由气动二冲击机构、转向机构测试部件组成的本体方案,分析锥形钻头的旋转空间,针对机器人在土中的实际运行,确定机器人位置姿态、温度及压力等物理量的测量方案,最后,采用微机操作实现自动控制。     

穿地龙机器人轨迹规划及其运动过程仿真研究

以建立的"穿地龙"机器人轨迹规划数学模型为计算机仿真模型,对"穿地龙"机器人工作时的运动过程进行了计算机仿真研究,编制了大量仿真程序,获得了较好的仿真结果.通过运行仿真程序,可以在计算机上直接观察到"穿地龙"机器人运动的过程.进行"穿地龙"机器人运动学、动力学仿真,该研究工作为改进"穿地龙"机器人试验样机设计,并为设计"穿地龙"机器人工作用机和进行"穿地龙"机器人的应用分析提供了一定的条件.     

并联机器人机构研究现状分析

并联机器人是20世纪80年代新兴起的机电及计算机控制相结合的先进技术,具有串联机器人机构无法比拟的优点.文中对并联机器人机构的起源、主要特点、应用领域,以及理论研究内容等方面进行了概述,同时指出了一些有待深入解决的主要问题.     

基于ADAMS的FD420型集装箱叉车转向机构的仿真与优化设计

为了改善FD420型叉车的转向性能,保证车轮转向时作纯滚动,采用ADAMS软件对转向机构进行了建模和仿真,测量了该转向机构的转角误差;实现了转向机构的参数化建模,并以平均转角误差为目标函数进行了优化设计以优化设计的结果为参数在ADAMS中建立了叉车的整车模型。通过仿真叉车质心的运动轨迹验证优化设计可以减小叉车的转向误差。     

水下船体表面清刷机器人移动机构的研究

为了实现机器人在水下船体表面上可靠吸附和灵活运动的功能,开展了水下船体表面清刷机器人移动机构的研究.介绍了水下船体表面移动机构的基本组成、工作原理和方案选择,对该移动机构进行了运动学建模,确定了运动学参数.分别在空气和海水介质中,对该移动机构进行了力学分析,确定了所需的磁吸附力.按照实际的需要,根据磁轮的吸附力,选择了永磁材料,设计了磁轮的结构参数.轮与机架采用弹性元件联接,使得移动机构具有被动柔顺的功能.由于磁轮外表面外套花纹橡胶环,增大了摩擦系数,保护易脆的磁环,使得该机构转弯灵活、不易打滑和吸附可靠.通过实验分析可知,该移动机构不仅适于水下船体表面上的运动,也适于水上船体表面上的运动.     

粮仓取样机器人机构运动学逆解的初步研究

在粮仓取样机器人中,求运动学逆解的方法很多,但都比较繁琐,运算过程冗长。本文主要阐述一种近期常用的方法－偶数方法,它将使机构求解的过程大为简化,且易实现机器人的离线编程以及实时控制,本文旨在对该方法进行介绍并对其在机器人机构中的应用进行初步探讨。     

多轴重型特种平板车新型转向机构的设计

分析了多轴重型特种平板车转向机构的特点,提出了一种新型转向机构,进行了机构的原理分析和原型设计,建立了多刚体动力学仿真模型,并进行了仿真分析和验证。结果表明,新型机构特别适用于宽体独纵梁多轴特种重型平板车,具有结构简单、布置方便等优点。     

机构影响系数和并联机器人雅克比矩阵的研究

基于刚体运动学的原理，对机构影响系数进行了研究，用运动坐标系和拟牵连速度的概念给出了机构速度影响系数求解公式，揭示了机构影响系数的物理意义，明确地论证了机构速度影响系数只与机构瞬时位姿有关而与机构的真实速度无关的结论。并将该方法用于并联机器人的运动学研究，由此而给出了求解并联机器人的雅克比矩阵的方法。     

下肢康复训练机器人步态规划及运动学仿真

为满足神经受损患者步行康复训练需要,设计了一种具有四自由度步态机构的下肢康复训练机器人,建立了步态机构正逆运动学解析模型;为使机器人能模拟不同步态为患者提供多种训练模式,根据步行运动特征,给出了以步长,步态周期及步态时相为参数的可调步态规划方法.通过基于Matlab＼Simulink＼SiMMechanics环境下的机构运动学仿真分析,验证了运动学模型的正确性以及步态规划的可行性,说明该四自由度步态训练机器人可以模拟正常人步行时的步态和脚踝运动姿态,满足患者步态训练需要.仿真结果还可用于步态机构的参数优化设计,并为后续人机控制系统研究提供必要数据和研究基础.     

光电导航移动机器人转向机构的设计研究

在光电导航移动机器人的设计中,转向机构存在着死点位置,死点位置的出现将导致移动机器人不能实现自动导航,如何让转向机构不出现死点,当转向机构不可避免地存在死点时,又如何让转向机构顺利通过死点位置,是移动机器人转向机构设计时必须解决的关键问题.论文对转向机构存在的死点问题进行了分析研究;确立了死点位置的具体坐标;提出了解决死点位置的方法,采用限位块成功地解决了转向机构的死点问题.     

新型可重构机器人逆运动学的研究

提出新的模块建模方法,通过新的建模方法,可快速搭建机器人的运动学模型．将机器人在目标点的工作位形分解成有限个构形平面的方法,通过对分解的平面构形的工作空间描述,进行构形平面间的姿态和位置匹配,从而找到机器人的数值逆解．通过对采用基本模块搭建的八自由度机器人构形的运动学实例仿真,验证了该方法的可行性．     

基于分块矩阵的6R机器人实时逆解算法

为提高6R机器人逆运动学求解的强实时性,提出了一种基于分块矩阵相乘来求解逆运动学的方法。将复杂的6个矩阵方程转换为含有6个未知变量的8个纯代数方程来进行求解,并在方程简化过程中引用符号运算预处理,避免了大量浮点运算带来累积误差。通过方程组的优化,可避免第3关节变量求解中产生增根的情况。试验结果表明,在同等精度要求下,该逆解算法相比于其他算法具有更强的实时性,得到精确的8组封闭解平均仅需0.009 7 ms,能够满足机器人的在线控制要求。     

腿履复合机器人自主越障分析与动作规划

本文提出基于质心坐标公式和机器人运动学的质心运动学模型,通过此模型可获取机器人在越障过程中质心变化情况,从而分析机器人越障性能,自主规划机器人越障动作.并且建立稳定裕度角及俯仰角度与障碍高度关系的求解方法,在此基础上,进行基于最大稳定裕度的越障动作规划.最后通过实验验证了基于质心运动学模型和稳定裕度的自主越障性能分析及动作规划的正确性.     

内窥镜操作机器人灵活性分析及仿真验证

在微创手术中为了使内窥镜的姿态满足外科手术的需求,借助于服务球、服务点、服务区的概念给出机器人灵活度空间的分布.根据七自由度内窥镜操作机器人结构特点,采用位姿分解方式求得位置运动学解析逆解.针对微创胸腹腔手术的临床需求,分析了该机器人的灵活性,提出了内窥镜操作机器人灵活度空间分布的分析方法,并通过数值方法对工作空间内任意点仿真得到机器人灵活度的空间分布.对机器人逆解和灵活度分布进行仿真验证,证明该方法的正确性,表明内窥镜操作机器人的灵活度满足实际的手术需求.掌握运动学和灵活度空间分布,为后续机器人控制方法的实现和术前的路径规划提供了必要的理论依据.     

管道内壁四足爬壁机器人的运动学与步态规划

研究用于检测气体绝缘金属封闭开关（GIS）内部的负压吸附管道内壁四足爬壁机器人. 分别对机器人的腿部和机身进行运动学分析,采用改进的牛顿迭代法解决机身正运动学求解困难的问题. 对机器人沿管道轴向和圆周方向的爬壁运动进行步态规划,提出运动过程零冲击的轨迹规划方法. 使用Adams进行运动仿真,并在四足爬壁机器人样机上进行水平和垂直管道的全方位爬壁实验. 结果表明：机器人的运动轨迹与所规划的步态一致,运动过程中速度与加速度无突变,运动平稳,无明显冲击,运动学模型的正确性和所规划步态的合理性得到验证. 在GIS管道的实际检测应用中,实现机器人在不同工况下的平稳爬壁运动与检测.     

新型6-PRRS并联机器人运动学和动力学研究

利用旋量理论和指数积方法求解了6-PRRS并联机构主动关节与被动关节的位置逆解。根据该并联机构的输入输出映射关系,推导出一种基于速度投影的雅可比矩阵求解方法。提出一种解决新型6-PRRS并联机器人逆动力学问题的系统方法,采用Lagrange法建立并联机器人的刚体动力学关系,应用虚功原理最终获得动力学模型。解决了6-PRSS并联机器人一系列运动学和动力学问题,这些方法具有一定的通用性,适用于类似并联机构的分析与研究。