扫地机器人触发式液压辅助越障机构的设计

针对扫地机器人越障高度较低的问题,设计了一种触发式液压辅助越障机构。该机构无须额外驱动即可使机器人在正常行驶和越障模式之间来回切换,减小了控制单元的复杂度。首先,介绍了机构各模块的结构组成和工作原理;其次,利用UG软件绘制了辅助越障机构的三维结构图,分析了驱动轮在越障临界点的受力,给出了辅助驱动力的计算公式;再次,对其易损件——液压杆进行静力学分析,并对装有触发式液压辅助越障机构的扫地机器人进行了越障仿真,从理论上验证了该机构的可行性;最后,根据扫地机器人的产品参数,结合实际工况,制作了辅助越障机构,并将其搭载在扫地机器人上进行实验。理论分析与实验结果表明,触发式液压辅助越障机构能提供足够的辅助驱动力,提高了扫地机器人的越障高度,有效解决了扫地机器人在越障时因动力不足而被卡死的问题。研究结果可为扫地机器人的结构优化提供参考。     

具有越障功能的全方位移动机构研究

针对清洗壁面作业对机器人提出的特殊要求,研制了可越障轮式全方位移动机构－车轮组机构,该机构保证机器人在姿态保持不变的前提下,沿壁面任意方向直线移动、或在原地旋转任意角度,同时能跨越存在于机器人运行路径中的障碍。该机构不需要传感装置来检测障碍,不需要 复杂的辅助机构来实现平面上运动和越障运动之间的转换。     

轮-履-腿复合仿生机器人步态规划及越障性能分析

为了提高移动机器人的越障性能,实现其自主越障,设计了一种轮-履-腿复合仿生机器人,并对其进行步态规划和越障性能分析。首先,以海龟为仿生对象,通过分析其身体结构和稳定机理,设计了机器人的轮-履-腿复合式移动机构和二自由度支腿结构;同时,基于该机器人的结构特征,利用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立了坐标系并求解了其支腿的运动学方程。然后,通过观察海龟的爬行过程,将其单个爬行步态周期内的动作分解成放腿、爬行、抬腿和摆腿,并结合运动学模型对机器人进行步态规划,提出了4种仿海龟爬行步态。接着,以机器人的四腿爬行步态为例,利用静力学方法分析了其支腿关节的受力情况,而后通过分析机器人跨越壕沟和攀越台阶的过程,以最大跨越壕沟宽度和攀越台阶高度为指标对其越障性能进行了评价。最后,制作了机器人实验样机,开展了步态实验和越障实验。实验结果表明,该机器人可以利用4种仿海龟爬行步态实现横向移动、纵向移动和原地旋转,且具有很好的越障性能和稳定性;机器人能跨越最大宽度为434 mm的壕沟,攀越最大高度为175 mm的台阶。实验结果进一步验证了所设计的仿海龟机械结构可行,所规划的仿海龟爬行步态合理...     

蛇形机器人的翻滚运动及其越障研究

提出了一种新型蛇形机器人机构。该机构既可以实现平面运动又可以实现空间运动。建立了其空间运动学模型并实现了空间翻滚运动。实验结果表明：翻滚运动不需依靠模块与地面之间动摩擦力方向差来实现驱动，而是通过模块与地面之间静摩擦力和互相垂直的两个运动平面内异相波的相互作用产生驱动力。翻滚的方向和姿态由两个波形曲线的相差和传播方向决定。利用翻滚运动．实现了少模块数蛇形机器人的越障运动．     

基于B样条曲线的两足机器人仿生越障步行模式实现方法

两足机器人在崎岖不平的地面上行走时,需要根据地形特征产生相应的越障步行运动。从仿生学角度入手,提出了利用B样条曲线规划越障步态的参数化设计新方法。该方法引入了起步角和落步角的新概念,构造3段三次均匀B样条曲线,建立了机器人仿生越障运动模型,并进行了平稳越障运动特性的规划。基于时空运动特性的仿真结果表明,通过设计参数的合理选取可以获得运动性能良好的仿生越障步行模式。     

一种六轮多关节越障车的设计研发

随着机器人技术在外星探索、反恐防暴、地震救灾等全新领域的广泛应用,机器人技术由室内走向室外,由固定、人工的环境走向移动、非人工的环境,人们越来越需机器人在野外环境下进行工作。本文设计研发了一种六轮多关节越障车,通过多关节式的结构创新设计,以及分级控制的决策思想,实现了灵活越障功能。     

武汉大学吴功平教授和他的机器人

<正>2006年3月24号,湖北省汉口张公堤旁的高压电线上,一个巡线机器人正灵活地完成两档线路间各种障碍物的避让和跨越。这个机器人是由武汉大学     

多关节蛇形机器人的结构设计和运动实现

针对蛇形机器人整体研制的关键问题，包括材料选取、结构设计和运动实现等，研制了一种新型的多关节蛇形机器人。该蛇形机器人由11个二自由度正交关节构成，可在保证灵活性的同时实现三维高仿生运动。采用蛇形曲线设计了蛇形机器人的蜿蜒、蠕动和翻滚等基本步态，并进一步提出了改进的越障步态。同时，在V-REP软件中对蛇形机器人的步态进行运动仿真，比较了不同步态的运动轨迹和运动效率。最后，通过蛇形机器人样机步态实验，对步态模型中各个控制参数对蛇形机器人运动波形和运动速度的影响进行了分析，验证了蛇形机器人本体结构与控制系统的可靠性。研究结果对实现蛇形机器人的步态规划与运动控制具有重要的理论意义与实际指导价值。     

建筑收口打胶机器人的设计与研究

随着机器人技术的发展,建筑机器人开始在科技制造体系中应用。在传统的装修阶段,室内安装台面、室内窗框、地脚线以及淋浴间等位置的涂胶工序都是由人工完成的,涂胶质量参差不齐,涂胶效率慢。该文设计了一款建筑打胶机器人,首先,对AGV底盘、升降机构、机械臂及自动打胶枪进行分析和计算。其次,通过分析底盘的爬坡和越障能力来论证该设计在运行中的稳定性和安全性。最后,通过视觉传感器的应用分析确定施胶轨迹。结果表明,该建筑打胶机器人实现了装修工程阶段的涂胶自动化,不仅提高了涂胶效率,而且还提高了涂胶质量。     

轮腿式爬壁机器人的永磁吸附装置设计与优化

目前,我国石油化工储罐的除锈、喷漆和检测等维护作业通常采用人工方式完成,工作效率低且具有危险性.爬壁机器人能够代替人工完成上述维护工作,但其常采用的接触式永磁吸附方式会影响其越障作业.为此,针对具有越障能力的轮腿式爬壁机器人,提出一种提高其永磁吸附装置吸附能力的设计与优化方法.首先,基于轮腿式爬壁机器人的越障原理以及永...     

电力隧道自动巡检机器人设计与运动仿真

针对现有电力隧道巡检机器人自动化程度不足、视野和观测角度有限的问题,设计了一款子母式自动巡检机器人。其中：具有移动功能的巡检机器人母机能够完成主要的日常巡检工作,并具备越障、避障能力;具有攀爬功能的子机能够完成复杂环境、极限角度条件下的勘测任务。子、母机共同协作可完成整个电力隧道的自动化巡检。首先,基于总体功能需求,提出了巡检机器人各模块的具体形式,并完成了其自动巡检的逻辑系统分层设计。然后,基于虚拟样机技术,在ADAMS (automatic dynamic analysis of mechanical systems,机械系统动力学自动分析)软件中建立电力隧道运行环境,并结合运动学仿真分析结果优化巡检机器人母机的结构,以提升机器人在隧道内作业的平稳性并确保其所搭载的传感器均能正常工作。结果表明,母机结构优化后,巡检机器人能够平稳运行,传感器平台的抖动幅度在5 mm内,且搭载的各传感器均能正常工作,验证了该机器人方案设计的合理性。相关理论研究结果可为电力隧道自动巡检机器人物理样机的研制提供可靠的技术支撑。     

基于引力势场的包装机器人自动避障控制方法

目的 为解决自动化包装机器人机械手受到障碍物影响导致避障效果较低的问题,提出自动化包装机器人机械手自主避障方法.方法 建立自动化包装机器人行走轨迹运动模型,计算其线速度和角速度,完成自动化包装机器人的运动学分析;利用相邻2个自动化包装机器人之间的引力势场,计算自动化包装机器人所受的合力;设置自动化包装机器人机械手自主避障的状态方程,设计自主避障算法;结合自主避障流程,实现自动化包装机器人机械手的自主避障.结果 在U型障碍物路段和H型障碍物路段中设计了对比实验,实验结果表明,提出的自主避障方法无论在哪种类型路段,自动化机器人的工作效率都在75％以上,具有较好的避障效果.结论 适用于自动化包装机器人的机械手避障,为自动化包装机器人的研究提供参考.     

输电线路障碍物的自动识别系统

提出了实验室环境下输电线路上障碍物的重要特征,并基于这些特征设计了一套障碍物自动识别系统。实验表明,该识别系统能在复杂背景及不均匀光照情况下较准确可靠地识别出不同障碍物,为输电线路自动巡检机器人提供必要的环境信息,实现机器人在实验室输电线路上的自主行走。     

一种动态环境下的移动机器人避障策略

以激光雷达作为主要的环境感知传感器,针对动态环境设计了一种移动机器人避障策略.根据激光雷达采集的实时环境信息,检测动静态障碍物并建立障碍物链表.采用底层反应式避障和高层动态避障相结合的策略,实现了动态环境下的避障.使用分布式的软件设计方法,提高了系统的实时性.通过自行研制的移动机器人MORCS-1进行了实验,实验结果验证了该策略的有效性.     

基于ADAMS平台的四足机器人越障仿真与测试

针对四足机器人在静步态行走过程中面对非平坦路面上障碍物的情况,提出一套完整的四足机器人翻越障碍物的步态理论分析方法,同时使用ADAMS虚拟样机软件对该步态进行运动仿真与测试。文中详细叙述了机器人膝关节与髋关节的运动轨迹规划,将规划的轨迹离散化后导入ADAMS和利用ADAMS/PostProcessor得到仿真测试结果。该研究通过虚拟样机平台弥补了前期客观条件限制下的测试局限,测试结果验证了四足机器人翻越障碍物的理论分析。四足机器人翻越障碍物的步态理论对未来四足机器人实物样机的设计和制造工作有着指导意义。     

障碍物对排风柜性能影响的实验研究

从排风柜面风速分布,测点风速波动等角度出发,采用实验方法研究了柜内不同大小障碍物和站立假人对排风柜性能的影响。实验结果表明:柜内放置面积率较小障碍物1和障碍物2对排风柜性能影响很小;而障碍物3和站立假人使操作口面风速分布明显不均匀,恶化了排风柜的性能;为排风柜的运行管理提供了一定的指导。     

基于遇障速度法足球机器人的路径规划

提出了机器人在动态环境下的路径规划方法。这种方法基于机器人运动速度信息制定的避障策略。通过遇障速度的几何变换产生可达避障速度，从而确定运动路径上潜在的障碍物。同时，还推导了机器人路径搜索树网格算法。足球机器人仿真比赛表明，这种方法适用于动态和静态障碍物的避障。     

基于LabVIEW的多通道视觉测速系统设计

目标运动速度与运动状态的快速预判是机器人避障、目标检测与跟踪的关键。经典的初级运动检测器（elementary motion detector,EMD）模型具有在局部范围内的速度矢量敏感特性,在此基础上结合波峰检测算法,提出一种动目标运动速度和运动状态的快速测速法。为验证所提方法的可行性和有效性,以线性排列的光敏传感器阵列为视觉检测单元,在LabVIEW开发环境中,利用雷赛SMC3380运动控制器和研华PCI-1747U数据采集卡,搭建了具有动目标运动控制及动目标信号采集功能的多通道视觉测速系统;通过多通道数据采集及动目标快速测速处理,实现了目标运动速度和运动状态的判别。实验结果表明：多通道视觉测速系统运行稳定,能够实现最大速度为80 mm/s（绝对误差小于±2 mm/s,相对误差小于±3%）,以及最大加速度为20 mm/s²的匀加速运动状态的动目标检测与判断。为机器人视觉感知器的动目标快速预判研究提供了新思路。     

储罐检测爬壁机器人全遍历路径规划

针对爬壁机器人难以在储罐外壁实现全遍历检测的问题,提出了一种基于滚动窗口的优先级启发式路径规划算法。在滚动的可视窗口内基于栅格地图进行环境建模,利用优先级启发式算法在滚动的规划窗口内实现对遍历路径的搜索;针对环境中存在U型障碍物的情况,进行了U型障碍物识别和U型障碍物区域直接填充;当机器人陷入死区时,采用死区逃离算法使机器人顺利逃离死区。仿真结果表明,该路径规划方法能指导爬壁机器人在未知储罐外壁环境的情况下实现高效全遍历。研究结果对提高爬壁机器人在储罐外壁的遍历效率具有一定的理论和工程意义。