直进轮式微型管道机器人的行走系统设计

微型管道机器人是一种适合小口径管内移动作业的微型机器人,其移动机构是机器人研究领域重要的研究内容之一.介绍了直进轮式微型管道机器人行走机构的设计.提出了管道内受限微机器人的动力学模型,并分析了微型管道机器人的动力学稳定性.该移动机构具有结构紧凑,驱动效率高,安装方便,工作可靠,成本较低的特点.     

三肢体机器人运动分析及规划

针对一种腿臂机构功能融合设计的三肢体机器人,将其肢体操作模式作为移动模式下的特殊状态进行分析,将机器人整体的运动学分析分解为各肢体分别作为站立腿和摆动腿的运动学组合问题,实现了机器人2种工作模式运动学模型的统一,并分别进行了规划. 通过机器人步态运动仿真验证了理论分析的正确性,为机器人控制器的设计提供了理论基础.     

一种微型管道机器人移动机构的设计

论述了微型管道机器人移动机构的发展背景，在介绍了已有的微型管道机器人移动机构的基础上，指出了这种移动机构的缺陷．然后设计了一种新型微型管道机器人的移动机构，并给出了其运动机理及电磁铁的主要参数计算公式．这种新型微型管道机器人的移动机构以电磁驱动，可实现在微型管内的双向蠕动运行，并能够较顺畅的随弯管形状被动转向．     

仿青蛙变体移动机器人设计与分析

基于青蛙优异两栖运动能力的研究,提出一种可以实现陆地跳跃模式和水中蛙泳模式转换的双模式仿青蛙机器人设计方案,设计出适用于机器人变体移动的跳跃执行机构、触发机构、复位机构、变体机构等可行有效的机构并进行运动分析与仿真.用MATLAB编写运动学仿真程序验证跳跃执行机构与实际中青蛙跳跃规律的一致性,并在Pro/ENGINEER和ADAMS中进行运动学和动力学建模与仿真.本设计方案使机器人集陆上跳跃能力和水中游动能力于一身,拥有极强的环境适应性.     

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。     

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.     

一种全方位护理移动机器人的结构设计与运动学分析

针对需要护理的环境背景及机器人的作业要求,提出了一种全方位护理移动机器人的设计方法,运用solidworks进行了各部分结构初期设计,并在ADAMS中对该虚拟样机进行了动力学仿真,完成了对选型的电机进行了验证;利用D-H方法建立了机器人上肢单臂运动学模型,得到了机器人的运动学正逆解;通过对上肢双臂建立两杆避碰模型,提出了两种相碰的检验条件,选出了最佳检测避碰方案,解决了约束条件下双臂的逆运动学问题;在Matlab环境下,利用蒙特卡罗法计算出工作空间,为确定机器人构形、参数和杆长的优化提供了依据;基于移动机器人在特定环境中的运行稳定性、应用范围、承载能力等特点,对机器人下肢移动方式进行了优化选择,采用全方位移动的完整约束Mecanum轮结构并建立下肢运动学模型,通过对其逆运动学速度雅可比矩阵秩的计算,结合具体结构的分析,优选出四轮全方位运动系统的最佳结构布局形式,提高了机器人运动过程中的稳定性.     

多运动态可重构轮履复合式机器人机械设计

针对复杂的室外地形特征,结合轮式、履带式移动机构的运动优点,提出并研制一种可重构的具有多种运动模式的轮-履复合机器人.该机器人由控制单元、两个相同的可重构车轮、翻转机构和车体组成,具有轮式、履带式、翻转式3种运动模式.轮式工作形态,机器人为两轮机器人,运行速度快,可全方位运动;履带工作状态,机器人可以适应砾石地、沙地、草地等多种复杂地形,具备较强的越障能力;翻转工作状态,履带轮整体翻转,可跨越栏杆等垂直障碍.机器人轮-履转换由车轮内部的并联四连杆机构实现,可根据地面特征选择运行模式,根据障碍类型选择越障方式.在建立运动学和力学模型的基础上,结合数字仿真方法对结构进行了参数化研究,此设计方法优化了转换机构的运动轨迹,降低了对驱动电动机的性能要求,提高了电动机的使用效率.试验表明,机器人可通过调整自身机构以合理的运动模式通过沙地、草地等路面环境,攀越阶梯和栏杆等复杂障碍,具有良好的环境适应性和越障性能,验证了该移动平台系统设计的合理性.     

一种水陆两栖机器人的两移两转串并混联腿机构

为了适应水陆两栖机器人的复杂工作环境,提出一种同时拥有直线驱动和转动驱动的串并混联四足步行机器人。将串并混联机器人腿部机构简化为2UPU-UPR并联机构,并运用螺旋理论分析该并联机构的自由度特性,Y方向的位置和Z方向的姿态是影响机构运动的两个独立变量。推导出了2UPU-UPR并联机构的运动学反解及其速度雅克比矩阵,并根据速度雅克比矩阵分析了该机构的三类运动学奇异位形,2UPU-UPR并联机构没有运动学反解奇异,但是存在四种运动学正解奇异和两种混合奇异。通过对该机构组成的四足机器人进行直行步态规划,验证了机器人的运动稳定性;对一简单实例进行了单腿机构运动学仿真,分析其输入输出变化关系。研究结果可为机构的进一步动力学分析与应用提供理论基础。     

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.     

基于机器人足球系统仿真中的碰撞模型

基于机器人足球比赛中最为常见的碰撞问题，作者运用几何学方法提出了机器人之间以及机器人与小球、场地围墙之间的碰撞模型，为构建和开发足球机器人系统仿真平台与机器人的运动控制提供了模型基础。     

助老助残四足/两足可重构并联腿步行机器人运动学建模与仿真

结合并联腿步行机器人和可重构机器人的优点,设计了一种新型的助老助残四足/两足可重构并联腿步行机器人,进行了该机器人的构型设计。以四足并联腿步行机器人为研究对象,根据步行机器人整机的结构特征和基本并联腿的运动特征,将整机的运动学问题转化为单个并联腿的运动学问题,建立了机器人整机系统的完整的运动学模型,进行了机器人在爬行步态下的仿真分析,得出了驱动器杆长的仿真曲线。该项研究为四足并联腿步行机器人整机的动力学分析和控制奠定了一定的基础。     

一种环境侦察机器人的控制器

为方便控制环境侦察机器人现场作业,设计了一种环境侦察机器人的操纵装置.分析了环境侦察机器人及其控制装置的研究现状,在介绍了多种移动机器人的操作方式的基础上,根据环境侦察机器人工作性质的特殊性,提出了一种适合于环境侦察机器人的操纵装置的设计,并给出了操纵方法.     

泳动微机器人的仿生学研究

泳动微机器人是采用微驱动器致动、模仿水生动物游泳的方式推进的新型微机器人.本文分析了在水中生存鞭毛类生物和鱼类的身体特征以及它们推进机理的基础上,总结了水生动物运动机理对泳动微机器人设计与研究的借鉴和启发作用,为微机器人实现良好泳动提供参考.     

3-RSS/S踝关节康复并联机器人的速度各向同性分析

机器人的速度性能与其机构尺寸参数之间的关系是机器人机构设计时应考虑的重要问题.以3-RSS/S踝关节康复并联机器人为研究对象,根据空间模型和各向同性度探讨了其速度性能和机构尺寸之间的关系,并绘制了相应的性能图谱,这些图谱可作为机构尺寸优化的依据.     

仿人机器人发展现状及其腰关节的作用

仿人机器人是研究人类智能的高级平台，是综合多种学科的复杂智能机械，其研制和开发涉及到各学科、多方面问题，目前已成为机器人领域的研究热点问题之一．本文对仿人机器人目前的发展现状进行了综述，分析了多种仿人机器人的自由度分布，介绍了具有不同结构特点的腰机构，分析了腰关节在仿人机器人的稳定动态步行、全身协调运动及有情感步行等方面的重要作用．本文还指出了仿人机器人目前的主要研究方向．     

缩短冲压机器人手臂动作时间的途径

本文从冲压机器人工作频率高的特点出发,阐明了要满足冲压机器人工作频率的要求,关键是缩短手臂气缸的动作时间。通过分析研究,提出了手臂采用气缸复合运动机构。实践证明,这种新机构对提高冲压机器人工作频率效果显著,采用普通标准气缸就能实现手臂高速运动。     

一种用于人体上肢爆发力测试的机器人研究

爆发力是速度力量的一种主要表现形式,是速度与力量的乘积.在大多数动力性体育项目中,爆发力比绝对力量有着更加重要的意义.因此,对爆发力的定量测试及对其机制的研究成为运动生物力学和人机接触交互研究中备受关注的课题.在分析机体爆发力生理学机制的基础上,根据人体上肢的运动特点,确定了可用于测试人体手臂运动爆发力的两关节测力机器人设计方案,分析了该机器人的测力原理,研究了机械手相应的力控制算法,并对人体爆发力的计算方法与评价标准进行了初步探讨.该测力机器人为人体上肢肌肉运动感觉和人机接触交互研究提供了一个系统的实验平台.     

管道机器人弯道处驱动力研究

弯道是管道机器人经常遇到的一种障碍,与在直管内行走相比,在弯道处无论是对机器人本体结构和行走方式还是对机器人驱动性能都提出了不同的要求.在管道机器人弯道通过性研究的基础上,对轮式全主动驱动管道机器人在弯道处驱动力的变化以及诸多方面影响因素进行了虚拟实验分析,为是管道机器人弯道自主行走驱动力设计准则提供了数值基础.     

Analysis of Dynamic Response of Explosive Disposal Robot to Rough Road Excitation

When the explosive disposal robot traveling over a rough road,it will shake up and down,and generates dynamic loads.Furthermore,the jolt of the explosive disposal robot will result in oscillation and large inertia forces of the explosive,and will effect the stability of the grasped explosive,even cause the explosive slipping from the claw and falling to the ground,which seriously threats the saJety of the robot and around environment.A tracked explosive dispasal robot has been developed at South Chi- na University of Technology.This paper takes the explosive disposal robot and the grasped explosive as study object.Especially fo- cuses on the response analysis of the grasped explosive when the robot traveling over a rough road.Analyzing the vibration character- istic of the explosive and the effects of the robot moving speeds on the stability of the explosive.The dynamic response of the explosive is obtained by simulation,the results show that the velocity of the robot is a sensitivity influence factor on the oscillation of grasped explosive.