履带式越障机器人系统设计

针对复杂地形环境的巡检作业,设计了一种履带式越障机器人。分析了复杂地形特点,确定了履带式越障机器人的系统方案,进而利用组件对机器人及越障机构进行了设计,并搭建了履带式越障机器人机械本体结构。基于BASRA主控板搭建了履带式越障机器人控制系统,并采用模块化的设计思想编写控制系统程序,进行了履带式越障机器人的越障性能试验。试验结果表明,履带式越障机器人可以顺利爬越2层台阶障碍物,为能够在复杂地形下进行巡检作业的机器人研究提供理论依据。     

双轮履带式管道机器人防侧倾机构研究

针对双轮履带式管道机器人在管道中运动不稳定、容易侧倾的问题,设计一种履带式管道机器人防侧倾机构。基于Solid Works软件,建立履带式管道机器人三维模型,进行防侧倾装置及传动系统设计。研究防侧倾装置不同管径适应性,并对管道机器人进行了受力分析。研究结果表明:该防侧倾机构结构简单、适应性能、损伤便捷、性能可靠,能够实现双轮履带式管道机器人的平稳作业,具有良好的工程应用价值。     

履带机器人越障能力优化

为提高大负载双履带式机器人越障性能,研究了一种搭载重型机械臂的双履带式底盘结构侦查机器人。拥有机械臂的双履带式底盘结构机器人为提高越障能力,可以通过利用改变机械臂姿态来优化越障性能。通过理论计算和仿真分析,得出了不同姿态履带机器人越障过程中所需转矩,及越障后地面对负重轮的冲击力,得出了履带机器人最优的越障姿态。本研究对其他双履带式底盘结构机器人提高越障性能和优化越障效果提供了重要的依据。     

基于滑动操作模型的履带机器人驱动力设计

履带式结构由于能够提供较大的推进力和良好的复杂环境通过能力,因此被广泛应用于很多的机器人设计当中。基于滑动操作模型详细分析了履带式机器人运动时的运动状态和受力特点,提出了一种履带式机器人力学模型,分析了机器人运动时的驱动力。根据分析结果,对履带式机器人的一些设计问题提出了新的思考。     

双履带式巡检机器人翻越圆管能力分析

对双履带式巡检机器人翻越圆管障碍过程进行了运动规划,考虑机器人越障过程中的几何约束、滑移稳定性条件和倾翻稳定性条件,对机器人翻越圆管障碍的各个阶段进行越障能力的理论分析,为双履带式巡检机器人翻越圆管能力提供理论分析依据;设计了一台双履带式巡检机器人样机,选取直径D=60mm钢制圆管为障碍,对越障模型进行数值仿真分析和实验研究,得到了各阶段的最大高度值,并确定了机器人能成功翻越圆管障碍的最大高度值。     

可变位履带式地震废墟搜救机器人的设计

针对地震后搜救遇到的问题,设计了一款可变位履带式地震废墟搜救机器人。首先分析和验证了可变位履带式机器人的结构特点和可行性,然后对机器人的控制系统硬件组成进行了架构,在此基础上通过Pro/E软件对机器人进行了三维实体建模和整机运动仿真。仿真结果表明了可变位履带式地震废墟搜救机器人运动方式多样,满足功能要求,具有一定的应用价值。     

后坐力激励下的小型履带机器人位姿变化研究

为提高小型履带式机器人的射击精度与控制稳定性,通过有限元分析的方法研究了武器发射后坐力下小型履带式机器人位姿（位置与姿态）变化的情况;基于自动武器动力学、车辆地面力学,在有限元分析软件Abaqus中建立了某武装小型履带式机器人多体系统有限元模型;分析了缓冲器阻尼系数在0.5～4.0Ns/mm、弹簧刚度在1～8N/mm范围内对机器人最终位移量的影响,并得出了最优的缓冲器方案;分析了负载在0～5kg、仰角在0～30°的范围内对机器人最终位姿的影响,并拟合出负载与仰角关于机器人最终位姿参数的回归方程。结果表明,缓冲器的参数变化、机器人的负载与发射仰角变化均对机器人在后坐力作用下的位姿变化产生显著影响,其中机器人负载和发射仰角与最终位姿参数具有强相关性。     

履带式地面移动机器人动力学模型分析

针对目前履带式地面移动机器人系统的建模、仿真和控制研究很不完善的问题,将移动式模块化的机械手做一个整体结构考虑,建立了一种非完整约束的履带式机器人系统模型.运用极限理论进行了正向运动学分析;考虑履带与地面的相互作用因素,对移动机器人进行了转向动力学分析,以求得滑转率曲线;利用机器人Lagrange动力学方法和非完整动力...     

消防机器人防颠覆能力研究

通过对某研究所的履带式消防机器人在喷水时候进行防颠覆能力研究,计算分析出喷水时做俯仰和回转动作产生的最大颠覆力矩,同时也分析计算出防颠覆的最小条件,这些为履带式消防机器人的稳定性提供了保障。     

履带式机器人行走系统的结构分析

详细分析了现有履带式机器人行走系统的主要结构,比较了其优缺点。指出了在实际工作中可能出现的问题,提出了履带式机器人四轮驱动的构想,并设计出了样机。     

移动机器人控制系统结构的研究与进展

在分析移动机器人的特点与应用的基础上,从控制与自治技术研究角度回顾了移动机器人的研究进展,分析了移动机器人的控制模式和常见的一些控制系统,并讨论了各自的优缺点。指出了移动机器人控制框架研究的方向和特点,分析了现有的一些控制框架。结合传感器网络的发展,预测了移动机器人与传感器网络结合的发展趋势,分析了传感器网络环境下移动机器人控制框架所面临的挑战和策略,给出了一种可行的控制框架。     

DEVELOPMENT OF A SHAPE-SHIFTING MOBILE ROBOT FOR URBAN SEARCH AND RESCUE

A portable shape-shifting mobile robot system named as Amoeba Ⅱ（A-Ⅱ） is developed for the urban search and rescue application. It is designed with three degrees of freedom and two tracked drive systems. This robot consists of two modular mobile units and a joint unit. The mobile unit is a tracked mechanism to enforce the propulsion of robot. And the joint unit can transform the robot shape to get high environment adaptation. A-Ⅱ robot can not only adapt to the environment but also change its body shape according to the locus space. It behaves two work states including the linear state （named as I state） and the parallel state （named as Ⅱ state）. With the linear state the robot can climb upstairs and go through narrow space such as the pipe, cave, etc. The parallel state enables the robot with high mobility on rough ground. Also, the joint unit can propel the robot to roll in sidewise direction. Two modular A-Ⅱ robots can be connected through jointing common interfaces on the joint unit to compose a stronger shape-shifting robot, which can transform the body into four wheels-driven vehicle. The experimental results validate the adaptation and mobility of A-Ⅱ robot.     

大视场室内移动机器人高精度动态定位方法

高精度室内定位是移动机器人实现自主导航、运动控制和协同作业等任务的前提条件.利用单目视觉定位原理,提出了一种针对大视场的室内移动机器人绝对定位方法.该方法适用于室内多移动机器人同步动态定位,解决了大视场环境下多相机非线性标定和视场融合问题,相机标定精度提高了52.6％.为提高移动机器人动态定位精度,设计了基于光信标的高...     

基于Backstepping的轮式移动机器人镇定研究与实验验证

根据轮式移动机器人的运动学模型,基于Back-stepping方法,构造了轮式移动机器人镇定系统的李雅普诺夫函数,并通过使李雅普诺夫函数负定,设计了移动机器人镇定控制律.轮式移动机器人的仿真实验以及实际的控制实验表明,该方法能使轮式移动机器人的伍姿从任意θ(0)≠0的初始状态渐近收敛到原点.     

纵向打滑状态下轮式移动机器人轨迹跟踪控制

针对轮式移动机器人纵向打滑状态下滑动参数未知的轨迹跟踪控制问题,提出了一种轨迹跟踪控制方法。建立了纵向打滑状态下移动机器人的运动学模型,用滑动 参数表示左右轮的打滑程度;设计合适的滑模观测器对未知的滑动参数进行估计,并通过低通滤波器减少抖振对估计结果产生的影响;基于Lyapunov直接法设计轨迹跟踪控制律,并提出了一种根据控制系统的极点分布确定控制参数的方法。仿真结果验证了所提方法的准确性和有效性。     

Symmetric caging formation for convex polygonal object transportation by multiple mobile robots based on fuzzy sliding mode control

In this paper, the problem of object caging and transporting is considered for multiple mobile robots. With the consideration of minimizing the number of robots and decreasing the rotation of the object, the proper points are calculated and assigned to the multiple mobile robots to allow them to form a symmetric caging formation. The caging formation guarantees that all of the Euclidean distances between any two adjacent robots are smaller than the minimal width of the polygonal object so that the object cannot escape. In order to avoid collision among robots, the parameter of the robots radius is utilized to design the caging formation, and the A⁎ algorithm is used so that mobile robots can move to the proper points. In order to avoid obstacles, the robots and the object are regarded as a rigid body to apply artificial potential field method. The fuzzy sliding mode control method is applied for tracking control of the nonholonomic mobile robots. Finally, the simulation and experimental results show that multiple mobile robots are able to cage and transport the polygonal object to the goal position, avoiding obstacles.     

一种履带式全方位移动平台的平顺性分析

针对Mecanum轮式全方位移动平台存在路面适应性差等问题,提出了“全方位移动履带”的结构,并研制出一种履带式全方位移动平台;研究了履带式全方位移动平台的运动平顺性,分别建立了履带式和Mecanum轮式全方位移动平台的虚拟样机,主要完成了两种样机在B~F级不平路面的纵向及横向运动仿真试验;分析了两种样机纵向及横向运动的平顺性,结果表明,履带式全方位移动平台的运动平顺性优于Mecanum轮式全方位移动平台,并总结了路面等级对其纵向及横向运动平顺性的影响规律;在一段土路（相当于C级路面）上完成了平台的平顺性试验,试验结果验证了仿真结果的正确性;因此,履带式全方位移动平台可以改善Mecanum轮式全方位移动平台的路面适应性。     

Human-tracking strategies for a six-legged rescue robot based on distance and view

Human tracking is an important issue for intelligent robotic control and can be used in many scenarios, such as robotic services and human-robot cooperation. Most of current human-tracking methods are targeted for mobile/tracked robots, but few of them can be used for legged robots. Two novel human-tracking strategies, view priority strategy and distance priority strategy, are proposed specially for legged robots, which enable them to track humans in various complex terrains. View priority strategy focuses on keeping humans in its view angle arrange with priority, while its counterpart, distance priority strategy, focuses on keeping human at a reasonable distance with priority. To evaluate these strategies, two indexes(average and minimum tracking capability) are defined. With the help of these indexes, the view priority strategy shows advantages compared with distance priority strategy. The optimization is done in terms of these indexes, which let the robot has maximum tracking capability. The simulation results show that the robot can track humans with different curves like square, circular, sine and screw paths. Two novel control strategies are proposed which specially concerning legged robot characteristics to solve human tracking problems more efficiently in rescue circumstances.     

基于激光传感器的多移动机器人位姿测量系统

为机器人准确定位设计了一个基于激光传感器的移动机器人位姿测量系统。测量系统用激光传感器扫描区域内的以矩形为标识的机器人,将测量数据传输到计算机上,通过数据处理软件进行数据处理,提取属于机器人的特征,同时结合机器人前一时刻的位姿,实时计算机器人当前位姿。实验结果表明,此系统能迅速识别机器人,并准确地确定每个机器人位置和姿态,通过网络向机器人发送其位姿数据,实现多移动机器人的精确定位。