架空输电线路巡线机器人越障分析及运动学仿真

基于目前巡线机器人普遍存在的机构复杂、识障难、越障难等问题,研制了一种新型的三臂巡线机器人。设计了移动型配重,巡线机器人在运行的过程中通过实时调节配重位置提高了巡线机器人的稳定性。采用曲柄滑块机构,解决了前后臂摆动的同步性问题。提出了一种新的识障、越障方式。通过应用D-H法建立了巡线机器人关节坐标系和杆件参数,并在MATLAB环境下对巡线机器人的越障过程进行了仿真建模。通过仿真得到了机器人各关节和越障臂末端在越障过程中的运动参数曲线,验证了巡线机器人各连杆的参数设计的合理性。     

高压输电线路巡线机器人可视化仿真研究

文章主要针对高压输电线路巡检工作,阐述了一种巡线机器人作业方案。根据该方案,利用三维动画软件3DS MAX建立了该机器人的虚拟模型,并对巡线机器人越障动作重点进行了可视化仿真,模拟机器人爬行及越障的实际运动状态。通过模拟和分析,验证了机器人设计方案的合理性。     

巡线机器人末端执行机构的参数化设计与优化设计方法

给出了超高压输电线路巡线机器人结构方案,建立了基于巡线机器人末端执行结构几何参数的数学模型与力学模型;阐述了末端执行机构中的异形片刹车机构与末端执行器开合机构参数化设计与优化方法及实现过程;运用数值分析软件实现了末端执行机构的多目标规划和优化设计;利用有限元分析软件对优化设计前后的末端执行机构进行强度与变形分析,分析结果验证了机构模型的合理性及优化设计的可行性。     

输电线除冰机器人机械结构设计与运动特性分析

针对四分裂输电线路除冰作业任务,提出了一种能够适应多分裂输电线路行走和作业的四轮移动机器人机构构型及其末端工具,通过拉格朗日法推导并建立机械臂的动力学模型,基于该动力学模型在ADAMS中对机器人的动力学特性进行仿真研究,结果表明,本文所提出的机器人机构能够完成四分裂除冰作业,同时机器人各关节的运动满足作业过程中驱动力矩的要求,避免了机器人关节力矩驱动力不足和驱动力过大等造成的机器人系统作业故障和作业失败的发生,最后,通过实验验证了本文所提出机械构型和动力学模型的工程实用性。通过本文的研究,对于输电线路移动机器人机械结构参数优化和电气控制参数优化具有双重重要的理论意义和实际应用价值。     

协作机器人机构运动可靠性研究

机构在运动过程中受到多种随机因素的影响。为提高机构运动可靠性,在设计之初对其进行运动可靠性评估十分重要。基于D⁃H法和有限元法建立协作机器人机构误差模型,使用四阶矩法建立机构运动可靠性模型,基于包络函数法建立机构运动区间可靠性模型,使用ADAMS建立含间隙刚柔耦合参数化模型,利用ADAMS/insight对协作机器人进行运动可靠性仿真,并计算9 s内的运动可靠度。通过和蒙特卡洛仿真（MCS）对比,证明了四阶矩法和包络函数法在分析运动可靠性问题上的优势。     

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.     

一种改进型三平移并联机器人运动仿真

在Delta机构的基础上,建立了一种改进型三平移并联机器人模型,基于软件C++Build-er结合OpenGL,实现了机器人的全部运动仿真。提供了一种方便简洁的用户界面,仿真速度快,精度高,机器人可平滑运动。用户可方便地控制机器人任意时刻的运动方向和运动状态。     

轮式移动机器人在圆形管道中的运动学建模与仿真分析

微型管道机器人是一种适合小口径管内移动作业的机器人,其移动机构是机器人研究领域中重要的研究内容之一.本文在ADAMS环境下,建立了小口径六轮机器人运动模型,创建了相应的仿真环境,并进行了三维实体运动仿真,这为了解机器人工作空间的形态和大小提供了一种实验手段.本文还对管道内受限微型机器人的运动学模型进行了运动学分析.分析结果表明,该行走机构具有结构紧凑、驱动效率高、安装方便、工作可靠、成本低廉等特点.     

助行训练机器人骨盆位姿控制机构动力学研究

为了辅助病人完成行走训练,提出了一种助行训练机器人骨盆位姿控制机构.根据该机构的原理简图和各杆件的受力,利用牛顿定律分别建立了各杆件的动力学方程.基于联立约束法建立了骨盆位姿控制机构的动力学模型,并根据骨盆位姿的运动规划完成了动力学仿真分析,得到了机构的驱动力(矩)曲线和各杆件的加速度曲线.仿真结果表明,该骨盆位姿控制机构能够实现人体骨盆的位姿控制,动力学仿真可以方便地获得机构的运动参数.该研究为实现助行训练机器人的控制及性能改进提供了理论依据.     

外骨骼康复机器人的正向运动学仿真分析

针对外骨骼康复机器人,本文根据人手的功能和运动约束,对机器人进行模块化设计,并建立了机器人位置正向运动学方程及外骨骼康复机器人抓取杯子的仿真模型,运用ADAMS/Hydraulics模块进行运动学仿真,仿真结果表明,虚拟手指运动机构实现了角加速、匀速、减速的运动状态,并得出了康复机械手关节角速度在0～170rad/s范围内人手可以完成关节弯曲运动的康复运动。虚拟指模型的运动学分析为外骨骼康复机械设备的研究提供了必要的理论依据和参数。     

基于MATLAB的6R焊接机器人运动学的仿真研究

为了更好地控制焊接机器人进行精准的焊接作业,以ABBIRB1600型焊接机器人为研究对象,利用MATLAB分析了它的正运动学、逆运动学和轨迹规划问题。基于标准D-H法对其进行建模,建立正运动学方程;在正向运动学的基础上,通过矩阵求逆的方法生成多组非线性方程并得到机器人各关节角度变量的8组解;在关节空间内对该机器人进行运动轨迹仿真,得到各关节轴的角位移、角速度和角加速度随时间变化的平滑曲线,仿真结果证明了所建立的运动学方程的正确性以及该机器人参数的合理性。为后续焊接机器人的轨迹规划研究提供了必要的理论基础和正确的运动学模型。     

电力巡检可调机械人的设计与研究

根据电力巡检需求,提出以可调五杆机构为基础的弹性越障巡检机器人的设计方案．设计的主要内容包括:电力巡检可调机器人三维数字化建模,运动仿真、静载荷分析、结构优化分析、越障机构设计,并用UG运动学仿真模块对防振锤越障进行运动仿真,验证方案的可行性．     

Bionic Attitude Transformation Combined with Closed Motion for a Free Floating Space Robot

In order to realize the small error attitude transformation of a free floating space robot,a new method of three degrees of freedom(DOF) attitude transformation was proposed for the space robot using a bionic joint.A general kinematic model of the space robot was established based on the law of linear and angular momentum conservation.A combinational joint model was established combined with bionic joint and closed motion.The attitude transformation of planar,two DOF and three DOF is analyzed and simulated by the model,and it is verified that the feasibility of attitude transformation in three DOF space.Finally,the specific scheme of disturbance elimination in attitude transformation is presented and simulation results are obtained.Therefore,the range of application field of the bionic joint model has been expanded.     

Axiomatic design method to design a screw drive in-pipe robot passing through varied curved pipes

A screw drive in-pipe robot is promising inspection equipment for small pipes. However, most of the existing screw drive in-pipe robots have problems of motion interference and slipping inside curved or irregular pipes. These problems result from the coupled relations among the steering motion, the motion speed and the load ability of the robot. In order to deal with the problems, the axiomatic design (AD) theory is applied to evaluate and analyze the existing designs. Then an uncoupled concept design based on the AD theory is proposed and the complete AD decomposition process is presented. After that, the proposed robot based on a tri-axial differential angle modulation mechanism is designed to realize the uncoupled concept. Finally, the uncoupled property is verified in a dynamics simulation system. The simulation results indicate that the motion speed, load ability and steering motion of the proposed robot can be adjusted individually compared with the robots that have inclining-angle-fixed rollers. Owing to the uncoupled design, the proposed robot can mechanically adapt to straight pipes and curved pipes with less roller slipping.     

Bionic Attitude Transformation Combined with Closed Motion for a Free Floating Space Robot

In order to realize the small error attitude transformation of a free floating space robot,a new method of three degrees of freedom(DOF) attitude transformation was proposed for the space robot using a bionic joint.A general kinematic model of the space robot was established based on the law of linear and angular momentum conservation.A combinational joint model was established combined with bionic joint and closed motion.The attitude transformation of planar,two DOF and three DOF is analyzed and simulated by the model,and it is verified that the feasibility of attitude transformation in three DOF space.Finally,the specific scheme of disturbance elimination in attitude transformation is presented and simulation results are obtained.Therefore,the range of application field of the bionic joint model has been expanded.     

基于ADAMS的五自由度焊接机械手运动学分析

针对某钢丝网架的生产需求,利用三维实体软件Pro/E建立了五自由度焊接机械手的三维模型,对其建立D-H模型和运动学分析.利用运动学分析软件ADAMS对其简化模型进行运动特性仿真分析,给出了机械手在特定运动状态下各关节的角速度、扭矩及角加速度等特性曲线,为机械手运动控制及结构优化设计提供了参考依据.     

面向在轨测量任务的伴飞机器人三维仿真系统

为了避免空间伴飞机器人末端探测器与自身载体或者与待测航天器之间发生碰撞,在实际进行在轨测量之前,需要对其末端探测器轨迹规划方法进行充分的三维图形仿真.针对现有空间机器人地面仿真系统不能可视化的问题,设计了一种基于虚拟现实技术的三维仿真系统.首先,建立了基于Open Inventor的空间机器人三维实体几何模型,并构建反应空间机器人逻辑位置的三维仿真场景.然后,基于数据传输技术和构建的三维仿真场景建立了空间机器人可视化三维仿真系统.最后,建立空间机器人运动学模型并对空间机器人末端执行器跟踪的圆弧轨迹进行规划.仿真结果表明,利用该系统可直观得到空间机器人的运动过程以及空间机器人载体的运动特性,有利于空间机器人的轨迹规划和控制算法的仿真研究,可避免因不当轨迹规划而造成空间机器人发生碰撞.     

平行四杆联动式管道机器人弯管过渡阶段的速度控制

为提高平行四杆联动式管道机器人弯管过渡阶段的通过能力,提出一种基于机器人过弯偏角变化的速度控制模型。通过对机器人弯管过渡阶段的运行状态的分析,建立了机器人在该阶段运行的位姿模型,求解该位姿模型可得到机器人各驱动轮的轮心以及驱动轮与管壁接触点的位置坐标。以建立的位姿模型为基础,结合无干涉条件下的驱动轮运行速度与驱动转速之间的关系,得到各驱动轮驱动转速基于偏角变化的速比关系,即速度控制模型。对所提出的基于偏角变化的速度控制模型进行仿真验证,仿真结果与理论计算基本一致,验证了该控制模型的正确性。     

沿架空地线行驶的自主巡检机器人及应用

介绍了一种沿架空地线行驶的输电线路自主巡检机器人系统,包括自主巡检机器人本体、地面基站、巡检后台管理系统,以及地线无阻挡道路结构等.开发的新型防震锤线夹、组合悬垂线夹和跨越耐张杆塔头柔性过桥等结构,使得机器人可以无阻挡地通过防震锤、直线杆塔和耐张杆塔等而无需跨越障碍物.着重介绍了自主巡检机器人的如下关键技术:移动机器人机构、自主移动导航、电源及其管理系统和机器人本体的系统集成,给出了自主巡检机器人的一个典型实例.通过不同环境的运行试验,表明提出的巡检机器人系统的正确性和实用性.