具有万向机构的蛇形机器人运动控制

设计了一种能够使蛇形机器人运动更灵巧、奇异点更少和运动能力更强的机构．对具有三个自由度的新型蛇形机器人单元进行了改进，在单元上增加被动轮机构，使其具有万向机构的特点。该单元不仅能够用被动轮驱动机器人运动．而且增加了类似于主动轮的驱动机构．克服了被动轮驱动能力弱的缺点，增强了机器人的运动能力。在分析非完整约束的基础上，对蛇形机器人的运动学和冗余度进行分析，提出了控制该类蛇形机器人运动的分解矩阵方法和分组交替运动法。     

蛇形机器人的机构设计及运动分析

蛇形机器人以其独特的身体结构和运动形式能够适应各种复杂环境。为了验证蛇形机器人的运动能力,设计了一种前进中可做周期性运动的蛇形机器人,重点讨论了其关节机构的设计和运动原理;通过建立蛇形机器人运动的数学模型,并结合其运动的周期性,详细分析了三连杆模型的运动步态特性。研究结果表明,三连杆运动步态提高了蛇形机器人的运动能力。     

一种周期性运动蛇形机器人的运动规划及实验研究

设计完成了一种可作周期性前进运动的蛇形机器人,按照蛇形机器人运动要求,分析规划了其运动模式,对其关节角运动周期性等关键问题进行了较为深入地研究。最后,在建立蛇形机器人动力学模型的基础上,设计制作了蛇形机器人,并进行了实验研究。研究结果表明:所用规划方法为蛇形机器人的运动设计提供了一种成功的思路,其运动实现取得了良好的效果。     

新型弹性销联轴器的试验报告

一、前言 矿山上使用的大型提升机,在工作过程中载荷不平稳,正反转提升时易产生冲击,以前采用蛇形弹簧联轴器。这种联轴器的弹性元件——蛇形弹簧,其材料是60Si_2M_n,它在     

一种新型蛇形机器人的运动规划研究

设计了一种前进时可作周期性运动的蛇形机器人，按照平面机械手运动学求解方法，通过对蛇形机器人的逆运动学求解，得出在一个周期内几个关键时刻的关节角，并根据蛇形机器人运动的周期性，对各关节角采用曲线拟合方法规划出了关节角变化规律。最后，在做出的蛇形机器人的实体模型上验证了此方法的正确性。     

基于神经步进激励机制的蛇形机器人环境自适应仿生控制策略

针对已有的蛇形机器人在环境适应过程中步态调整策略复杂,参数调整时间长的问题,引入神经步进激励机制,提出一种基于多模态中枢模式发生器模型的简单快速的仿生控制策略。构建能够产生蛇形机器人多种步态的多模态中枢模式发生器模型,并基于仿生学原理提出神经步进激励机制。通过对蛇形机器人三种主要步态的运动学分析,得出其运动性能与控制参数之间的关系,利用神经步进激励机制并结合蛇形机器人自身的运动特性建立蛇形机器人环境自适应仿生控制策略。通过仿真将该策略与传统蛇形机器人控制方法进行对比,并利用试验验证了该策略的有效性。     

一种蛇形机器人的直线蜿蜒运动规划

针对蛇形机器人的蜿蜒运动,分析了其运动机理,在虚拟样机软件中导入了蛇形机器人结构模型,建立了动力学方程,对蛇形机器人的运动轨迹进行了规划,分析了关节角度函数中转角幅值、摆动频率、相位差、比例因子以及静摩擦系数对其运动轨迹的影响。结果表明,通过合理设置关节角度函数中的各个参数,能保证蛇形机器人的运动具有基本的稳定性,且一定范围内的参数变化能实现最佳直线蜿蜒运动。最后,给出了各个关节的驱动力矩,为驱动机构的选型和物理样机的加工提供了理论依据。     

水陆两栖蛇形机器人的研制及其陆地和水下步态

针对沼泽、浅滩等复杂环境对蛇形机器人的环境适应需求,在广泛分析国内外水陆两栖蛇形机器人研究最新进展的基础上,研发一种新型水陆两栖蛇形机器人。该机器人由9个具有密封设计的万向运动单元组成,保证了样机在陆地和水中均能灵活运动。基于简化的蛇形曲线得到水陆两栖蛇形机器人的基本二维运动步态即蜿蜒运动。对两个垂直平面上,即水平面和竖直面上基本步态进行复合,由基于启发式思想的三维步态生成方法,得到包括侧向蜿蜒等运动的水陆两栖蛇形机器人的多种陆地步态和水下步态,其中S形翻滚运动和螺旋翻滚运动为蛇形机器人的两种新型步态。通过步态试验验证了水陆两栖蛇形机器人的陆地和水下运动能力。在试验过程中,对陆地和水下步态的性能做出分析,分析结果对水陆两栖蛇形机器人在陆地和水下运动的位置和姿态控制具有重要意义。     

攀爬蛇形机器人越障静态机理研究

介绍了蛇形机器人运动模式的研究现状并提出了一种进行外攀爬的蛇形机器人结构,该蛇形机器人有16个PR-T模块单元,P-R-T模块是一种在P-R模块的基础上添加一个平移运动组件的模块。这种结构使得该机器人姿态调整运动与前进运动分离开来,使机器人运动控制更加简便。基于这种结构对蛇形机器人进行了运动学建模,通过对其越障运动规划与各P-R关节位置及关节转角的分析,提出了一种攀爬蛇形机器人越障方法。通过MATLAB软件进行攀爬蛇形机器人越障仿真,验证了越障方法的正确性。     

模块化蛇形避障机器人控制系统研究

为了能够让机器人适应复杂多变的环境，设计一种能够在多重复杂的障碍物中前行运动并完成侦查任务的新型可移动柔性蛇形机器人。采用用于整体控制的Atmega128单片机和局部电机控制的Atmega8单片机相通信以及重构模块化控制结构的方式，使蛇形机器人具有多步态运动能力。通过分析避障原理，设计了机器人的机械和电气部件，使其能够以高集成化的特点在复杂环境中完成特定的任务。     

机器人手臂的新型弹簧平衡机构

介绍一种用于机器人手臂平衡的新型弹平衡机构的结构设计与分析方法。与过去的弹簧平衡机构形成互补，从而扩大了弹簧平衡机构的使用范围。新机构特别适用于类似美国ＰＵＭＡ型机器人大臂的平衡上。在新研制的喷浆机人主手手臂上得到了应用。     

空间机器人捕获航天器操作的避撞柔顺无源神经网络H∞控制

研究了空间机器人在轨捕获非合作航天器过程避免关节受冲击破坏的避撞柔顺控制问题。为此在关节电机与机械臂之间配置了一种柔顺机构--旋转型串联弹性执行器(RSEA),可通过其内置弹簧的变形来吸收捕获过程目标航天器对空间机器人关节产生的冲击能量;结合所设计的开、关机控制策略可保证关节冲击力矩受限在安全范围内。首先利用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法分别获得了捕获前空间机器人及目标航天器的分体系统动力学模型;之后,结合冲量定理、系统运动几何关系及力的传递规律,建立了捕获后两者形成混合体系统的动力学模型,并计算了碰撞过程的冲击力矩;最后,基于无源性理论提出了一种神经网络鲁棒H∞避撞柔顺控制策略以实现失稳混合体的镇定控制。数值仿真结果表明,配置柔顺空间机器人在捕获碰撞阶段最大可减小61.9%的关节冲击力矩,最小也可减小47.8%;而在镇定运动阶段,各关节冲击力矩均受限在安全范围内,实现了对关节有效地保护。     

一种间歇式行走方式

提出一种间歇性的行走方式,可用于对行走连续性要求不高的机器人,其特点是控制顺序简单,稳定性高.在机身质量不大的情况下,用较高的迈步频率运动,可近似的较连续的运动.同时只要单足的步距增大,就可以提高前进的平均速度.以四足机器人为例,展开说明,并讨论运动过程中的稳定性和控制问题.     

工业机器人弹簧式平衡缸的参数研究

工业机器人弹簧式平衡缸是用于平衡重力对机器人Ⅱ轴所产生的力矩,平衡缸参数的配置直接影响到对偏重力矩的平衡效果,以及机器人的运动学、动力学特性。因此,对弹簧式平衡缸关键参数的分析研究至关重要。通过对弹簧式平衡缸关键参数的深入研究,获得了关键参数值的大小对平衡效果的影响方式,以一个原有成型的数据进行分析研究,获得了更为合理的参数值,为弹簧式平衡缸的设计提供了理论依据。     

图像反馈机器人视觉伺服系统理论与实验研究

对机器人视觉伺服系统的研究是机器人领域中的重要内容之一,其研究成果可应用在机器人自动避障、轨线跟踪和运动目标跟踪等问题中。本文分析了基于图像雅克比矩阵的机器人视觉伺服方法的基本原理,采用了基于图像的视觉伺服方法,直接利用图像特征来控制机器人运动,构建了自由度GRB-400工业机器人图像反馈视觉伺服系统。采用该系统进行了机器人跟踪两维平面运动目标的实验,结果验证了该方法的有效性。     

双臂弹性单腿机器人的垂直跳跃控制

提出一种新型弹性单腿跳跃机器人系统,该机器人由两个驱动臂和一个弹性被动伸缩腿组成,系统只能依靠内部动力学耦合实现动态站立平衡、起跳、稳定连续跳跃运动.给出系统机构模型,分析该系统的变约束特征.该机器人系统在支撑相是二阶非完整约束系统,在飞行相是一阶非完整约束系统.针对这种欠驱动非完整约束动力学系统,采用时变非线性输入变换,提出一种实现垂直方向连续跳跃的运动控制算法.以控制腿部的姿态和振动规律、系统动量为目标实现机器人的全状态稳定控制.通过计算仿真模拟,验证提出的运动控制方案是可行的.该研究以探索弹性欠驱动机械系统振动能量循环利用技术为目标,研究结果对设计新型弹性欠驱动机械系统以及探索它在航天领域的应用具有一定参考价值.     

A 2-dof gravity compensator with bevel gears

This paper presents a 2-dof gravity compensator used for roll-pitch rotations, which are often applied to the shoulder joint of a service or humanoid robot. The 2-dof gravity compensator is comprised of two 1-dof gravity compensators and a bevel differential. The rollpitch rotations are decoupled into two rotations on the moving link by the bevel differential; the two 1-dof gravity compensators are applied to the two rotations. The spring coefficients are determined through energy and torque analyses in order to achieve complete static balancing. The experiment results indicate that the proposed gravity compensator effectively counterbalances the gravitational torques and can also be operated in the hemispherical work space.     

中型足球机器人踢球机构设计

针对RoboCup中型组足球机器人踢球机构的各种设计方案进行了分析。在不违反RoboCup中型组机器人比赛规则的前提下,充分利用了机器人前方仅有的空间,采用了压缩弹簧的翻板踢球机构,结构简单紧凑,符合实际需要。最后,运用三维设计软件对踢球机构进行了建模与仿真分析。整个机构运动很协调,说明机构设计十分合理,完全能达到预期目的。     

基于弹簧小车模型和预观控制的双足快速步行研究

针对机器人的滑动和滑转,补充了机器人稳定步行的修正条件;利用三阶泰勒公式引入舒适度的概念,推导出基于舒适度的ZMP公式;提出一种用于动力学分析的三维弹簧平台-小车模型,通过简化的舒适度ZMP公式推导出该模型的运动规律;基于三维弹簧平台-小车模型,结合预观控制理论生成步行样本;最后,进行了机器人虚拟样机快速步行仿真,步速达到2.088km/h。     

经济型模块化工业机器人的前期研究

经济型模块化工业机器人是发展我国机器人产业的一条重要途径 ,其目的是解决我国企业“用得起、用得上、用得好”机器人的问题 ,经济型机器人是指除了保障其主功能外 ,其余功能都非常简单甚至是被省略的低价位机器人。在选择适当的模块后 ,能迅速构建满足用户需要的模块化机器人