巡检机器人行走与安全保护机构设计

输电线路巡检机器人在高压输电线路的巡检工作中发挥着非常重要的作用,在减轻工人劳动强度的同时,也大大提高了巡检效率。文章针对巡检机器人在工作过程的行走与越障制动保护功能需求,设计出一种新型的行走安全保护机构,并通过样机试验证明了该机构的实际性能。     

4足机器人多步态规划与仿真

为了实现一种前膝后肘式4足机器人多步态稳定行走,课题组采用D-H法对机器人进行运动学建模,求解了其运动学正解和逆解。规划了不同步态的足端轨迹和质心位置,分析了静步态和动步态下支撑相和摆动相切换序列,通过平滑关节角过渡的方法使机器人从静步态过渡到动步态。将MATLAB中规划好的关节轨迹作为ADAMS驱动输入,实现了3种步态下的连续仿真。分析了平地行走步态、越障步态和对角小跑步态下机器人运动特性。结果表明规划的3种步态有效可行,静步态和动步态衔接平滑,为驱动元件选型和步态参数优化提供了参考。     

智能巡检机器人的设计

设计一种用于电力检修的智能巡检机器人。系统通过51单片机,采用红外对管、循迹模块和电机驱动模块等外围电路,实现了机器人的避障、防摔、循迹功能;采用红外温度传感器MLX90614检测电力设备温度,通过Arduino和蓝牙模块HC-05,将检测到的故障点温度显示出来,同时将实时采集的设备温度数据传回电脑、备份保存,为变电站巡检机器人提供设计参考。     

基于RecurDyn的4旋翼摆臂式清洗机器人设计

针对爬壁机器人越障过程产生的控制复杂和过程运动不连续的问题,课题组通过引入柔性关节,在机器人本体上设计了摆臂越障机构及旋翼推力系统,并从运动学角度分析机器人攀爬障碍物时的运动机理,以及建立了机器人壁面攀爬的运动学模型,计算出机器人在不发生失效形式下,旋翼电机理论输出转矩,绘制了旋翼电机输出转矩和壁面角度变化的关系图,并...     

新型爬杆清洁机器人的设计与仿真

针对变直径杆件,设计一种爬杆清洁机器人。该机器人由上机械手、下机械手、曲柄连杆机构等组成。上机械手和下机械手分别模拟人的上肢和下肢,轮流夹紧杆体,在曲柄连杆机构的驱动下,实现机器人的攀爬运动。在机器人本体上安装有清洁刷,在机器人攀爬过程中实现自动清洁。通过控制上机械手和下机械手夹紧和松开杆体的顺序,即可实现机器人的攀爬方向。利用Solid Works对该爬杆清洁机器人的结构进行三维建模和运动仿真分析。仿真结果表明,该机器人不仅可实现变直径杆件的攀爬清洁,还可实现对杆件某一部位的反复清洁。     

立面三维可越障清洁机器人系统

针对目前立面清洁机器人壁面吸附能力与越障能力不足的缺点,课题组设计了一种基于4旋翼无人机技术的立面三维可越障清洁机器人机械系统.针对外墙清洁机器人的运动策略及越障策略,采用旋翼吸附的原理,设计了机器人系统结构及机器人本体结构组成;采用无人机技术和升降系统的设计,实现了机器人本体6自由度方向的运动能力;采用无人机技术和履...     

轮腿可变式移动机器人的结构设计

针对移动机器人在复杂多变环境下执行搜救侦察任务时机动性、越障性存在的不足,课题组提出了一种新型轮腿可变式移动机器人的设计方案。课题组通过对变径机构的设计使得机器人可以实现轮式和轮腿式2种工作模式的自如变换;采用修正的Kutzbach-Grubler公式对变径机构自由度进行了分析;利用速度瞬心法对移动机器人以轮式模式工作时进行运动学求解;利用拉格朗日法建立了移动机器人的动力学模型;最后通过ADAMS软件对移动机器人进行仿真实验分析。研究结果表明：该机器人整机结构设计合理,运动平稳,具有较强的机动性与地形适应性。该研究弥补了单一运动模式的机器人在地形适应能力上的不足。     

送线机器人在船舶电缆敷设中的应用研究

以船厂在电缆敷设中遇到的问题为原由,提出了一种电缆敷设用送线机器人的设计方法,采用高性能的DSP完成核心处理功能,控制器的输出为驱动步进电机,使用CAN总线完成控制单元与执行单元之间的数据传输,最终实现送线机器人的各项功能。     

轮足复合式机器人直流减速电机的Proteus设计与仿真

针对直流减速电机在工业中的广泛应用,提出了用AT89C51控制四路直流减速电机的方法。并利用Proteus优秀的仿真功能实现了硬件的连接及仿真。结果表明,Proteus仿真结果与硬件电路实现结果基本相同,并成功应用在"轮足复合式机器人"中。为"轮足复合式机器人"的进一步研究奠定了基础。     

可变形履带式机器人行走机构设计及运动仿真

针对移动机器人在非结构化地形环境中负载能力低、运动稳定性较差的问题,设计了一种可变形履带式机器人行走机构。该机器人采用4节履带构型,有效地增加了与地面的接触面积,从而提高了其运动稳定性。将椭圆形成原理应用于履带张紧机构的设计当中,采用双椭圆摆臂回转机构,设计可变形履带机器人模型。为了描绘机器人的越障性能,从运动学的角度分析了机器人在爬越台阶和跨越沟壑2种典型障碍的运动过程,并得出相应的越障极限参数。利用Adams建立仿真模型,对机器人的虚拟样机进行了动力学分析。仿真分析表明机器人能够翻越200 mm高的台阶和300mm宽的障碍,并得出驱动机器人运动的力矩曲线图。本研究为后续改进及优化研究提供了参考。     

可变位姿越障轮椅的控制系统

为了改善老年人和残疾人行动不便的情况,针对可变位姿越障轮椅的各种功能需求,提出了可变位姿越障轮椅的控制系统。设计了以PC机为上位机,以STM32为运动控制处理器的控制系统,介绍了整体功能需求;采用CAN模块实现STM32与PC机、各驱动模块的通信;设计了以伺服电机为驱动电机的位姿变换功能;设计了整个轮椅位姿极限位置监测报警系统;采用手柄操控器的红外遥控功能,设计了可变位姿越障轮椅的人机操作系统。课题组的研究有益于可变位姿越障轮椅的功能快速响应,便于轮椅的调试也让使用者更加方便地操控轮椅。     

基于MPC模型的风电场巡检机器人轨迹规划

针对双轮风电场巡检机器人设计一种基于预测模型的轨迹跟踪控制算法。建立双轮巡检机器人的运动学模型和状态空间方程。设计目标函数与相关控制约束,利用预测模型控制算法对其进行求解,并通过滚动优化和反馈校正装置来实现巡检机器人对轨迹的精确跟踪。为了验证该算法,利用MATLAB进行仿真搭建,分别得到圆形轨迹跟踪和复杂函数图像的轨迹跟踪,结果表明设计的算法适用该约束条件下的巡检机器人的轨迹跟踪。     

面粉厂吸尘机器人方轮式全方位行走机构及定位纠偏设计

针对目前面粉厂吸尘机器人全方位行走机构成本高、能耗高、效率低等问题,提出方轮式行走机构的设计方案,结合四肢跨步能确定步长和圆轮滚动能定向行走的特点。以行走轮、纠偏轮和辅助行走轮的设计和配合,实现全方位行走。通过多套光电移动检测传感器,解决未知环境中移动过程中定位纠偏问题;通过海绵接触型传感器高效地感知前进过程中的障碍物,解决行走中的碰撞问题。该全方位行走机构用于面粉厂吸尘机器人的设计,可实现粉尘的全面清扫并可降低成本,高效节能。     

基于变电站智能巡检机器人的遥控模块功能设计与应用

目前常见的变电站巡检机器人遥控模块主要分为两类,一类是通过无线遥控器与机器人的主控计算机直接通信,主控机再将遥控信号下发至下位控制板,从而控制各电机并实现机器人遥控运动,此结构在主控机与下位控制板间存在通信故障时,遥控模块失去作用;另一类是将遥控模块接收端与电机连接,通过PWM信号控制电机运动以实现机器人运动,这种结构难以实现复杂的控制功能。针对上述问题,文章设计了一种可编程的遥控结构,通过遥控模块直接与机器人下位控制板通信,经试验验证,该方案在可靠性更高的前提下,也能够实现各种复杂的机器人控制操作。     

高空作业采摘果实机器人设计

针对果品采摘作业的复杂性以及自动化程度低的情况,提出高空采果机器人的设计和制造。机器人采用坦克式双履带行走驱动方式,所有的原动件安在机身上,使重心下移,保持行走稳定;手臂采用硬塑料板及铝质型材支撑多段折叠式手臂,通过底部的3个马达绕绳实现手臂的展开与收缩;手臂顶端为1个三自由度高度灵活的夹子,可以方便地采摘果实;夹子下方一个口袋作为收集装置。应用结果表明,文章设计的机器人具有质量轻,机身小,造价低,实用性好等优点,能满足高空采摘作业要求。     

基于无线充电的车间智能巡检机器人设计

为了加快发展粤北地区先进制造业,推动制造业高端化、智能化、绿色化发展,本项目立足于韶关无人值守自动化工厂,设计基于无线充电的声音巡检机器人控制系统。该系统通过声音检测车间机械设备是否出现故障,在设备无异常情况下,巡检机器人按预设电磁轨道巡检,当电量低于设定值后会在最近的充电线圈上进行充电,冲满后继续沿轨道巡检,一旦监测到机器运作声音异常的情况,进行拍摄并上传到云端控制台,并通知安全人员进行进一步排查与检修。巡检机器人上还装有环境检测传感器,用于检测无人自动化工厂的环境状态。该设计系统最终成功实现按铺设的电磁轨道行驶巡检,实现对机器运作异常时的精确巡检,实现对工厂温湿度采集和巡检信息联网上传,表现出精准而稳定的巡检功能。     

六足机器人平衡稳定性运动学分析及仿真

针对六足机器人在崎岖路面行走时平衡稳定性差的问题,对六足机器人越障过程中的稳定性进行研究。对机器人的6条腿进行运动学理论分析,利用SolidWorks 2016软件建立机器人三维模型并添加地板。将添加地板后的模型导入MATLAB 2018b软件,同时将运动学理论分析所得公式编写至MATLAB/Simulink的Defined Functions模块,通过控制地板以及6条腿的运动进行仿真。仿真结果显示,六足机器人在崎岖路面上通过不断调整6条腿的角度使得机身始终与地面保持水平,验证了理论分析的有效性和可行性,证明六足机器人具有良好的地形适应能力和平衡稳定性。     

林用轮-履复合底盘变形机构参数分析

针对轮式底盘与履带底盘在森林作业应用中的优势及局限性,提出一种的既拥有履带式的爬坡和越障能力又可实现轮式快速灵活的轮-履可变换底盘。该底盘可根据当前行使的地形条件,通过变形机构主动实现履带式行走模式和车轮与虚拟轮配合的轮式行走模式之间的切换。根据林地作业要求、设计要求和变换前后履带几何形状和长度变化等特点,运用数学推导对各杆件进行参数化建模,利用MatLab遗传算法对参数进行优化,得出全局最优解,最后利用多刚体动力学软件对机构参数的合理性进行验算,为林用轮-履复合可变换底盘的机构设计及参数确定提供参考依据。     

基于PID控制的两轮自平衡机器人设计

体积小、转动灵活的轮式机器人适用于狭小危险的环境中,但二轮结构的动力学系统具有高度不稳定性,通过PID控制满足其多变量、非线性、强耦合、参数不确定性等特性。本设计采用陀螺仪加速度传感器MPU6050,使其自带的DMP完成陀螺仪数据与加速度计的数据融合,以此来检测机器人所处的俯仰状态和状态变化率,通过高速中央处理器计算相应数据并发送指令驱动电机产生相应的加速度来实现机器人的姿态控制和人机交互。     

停车AGV液压控制系统的设计与研究

停车机器人具有在无人停车场中采用液压系统作为悬挂和抬车的驱动方式搬运车辆实现自动泊车的功能。文章设计了停车机器人的液压系统和相关的电气系统,通过CanOpen与电机通信,结合超声波传感器控制整车的轮胎夹持和液压抬升。