丹蒂Ⅱ号机器人火山历险记

1994年7月底到8月中旬,美国卡内基·梅隆大学研制的丹蒂Ⅱ号机器人,在距安克雷奇145公里的斯珀火山进行了一次探险活动。丹蒂Ⅱ号是一个八条腿的蜘蛛形机器人,它高3米,宽2.5米,在平面上的行走速度为0.1米/秒,在斜面上的行走速度要慢得多。它比它的前身丹蒂号要结实得多。1993年1月,丹蒂号在探测南极的埃里伯斯活火山时,只下行了7米就因通信用的光缆断裂而失败了。 卡内基·梅隆大学、航天局和阿拉斯加火山观测站的科学家们通力合作,将机器人送入火山口中。科学家们希望能获取火山口底部的化学及温度特征数据,并拍摄火山口内部的高分辨率图像。设在安克雷奇的指挥中心控制机器人的一举一动,旧金山以南65公里的埃姆斯研究中心的科学家们通过卫星对它加以监视。机器人爬到了198米的深度,到达火山喷气孔区域,它随身携带的3个传感器采集了气体样     

考虑空间系绳释放特性的空间绳系机器人协调耦合控制

针对空间绳系机器人的轨迹跟踪控制问题,提出考虑系绳释放特性的跟踪轨迹协调控制方法.该方法考虑系绳释放的动力学特性,在最优轨迹规划过程中将系绳释放速度作为一个规划量,将系绳释放机构的转矩作为一个控制输入,结合操作机器人上推力器控制输入设计协调耦合位姿控制器.该方法的优点是控制输入易于施加,可工程实现系绳协调控制.仿真结果表明,操作机器人能精确跟踪最优轨迹,末端误差为±0.1 m,且能有效跟踪期望姿态,精度在±0.2°.     

空间绳系机器人抓捕目标过程协同稳定控制

针对空间绳系机器人抓捕无控目标过程中的自身稳定控制问题,提出一种操作机械臂主动阻尼控制与利用空间系绳、反作用轮进行基体姿态稳定控制相结合的协同稳定控制方法.文中首先建立了空间绳系机器人抓捕目标的动力学模型及与目标的接触碰撞模型,分析了抓捕过程中空间绳系机器人及目标的运动状态,在此基础上设计了操作机械臂关节主动阻尼控制律以减小碰撞力对操作机械臂末端的冲击,结合基体姿态的变化设计了滑模姿态稳定控制律,通过空间系绳和反作用轮提供基体所需的滑模姿态控制力矩.在抓捕目标仿真过程中对关节主动阻尼控制方法和所提出的协同稳定控制方法进行比较分析,结果表明,本文提出的抓捕目标协同稳定控制方法能很好地稳定操作机械臂和基体,且空间系绳对基体及目标的扰动影响很小,达到了空间绳系机器人抓捕目标时自身稳定的要求.     

多移动机器人路径规划仿真平台研究*

多机器人路径规划仿真平台(multi-robot path planning simulation platform)是通用的多机器人路径规划及协调与合作系统。该系统能将机器人状态数据及时地以二维图形方式显示,并且能模拟现实工作环境,监测机器人动作,检测机器人与环境物体间的碰撞,通过一系列仿真技术,使得原来必须用实际机器人作为对象的研究活动在一定程度上转移到计算机中虚拟进行。比较详细地描述了仿真平台系统的设计原理、模型结构和运行方式,并讨论了构成系统的关键技术特点。     

一个通用的工业机器人运动学图形模拟系统的设计与实现

作为CAD/CAM/Robotics一体化系统的一个组成部分,机器人图形模拟系统的通用性是在构造系统时必须解决的问题。本文引入了一个迭代型的算法来解决机器人运动学模拟系统的通用性问题。使用此算法,构造了一个通用的工业机器人运动学图形模拟系统,该系统能建立起由多台具有不同结构的机器人组成的工作现场的模型,并可对其中的机器人进行示教编程。机器人的形态和被编程的动作都可以用三维图形的形式显示在图形终端上。     

空间绳系机器人大角度姿态机动控制

空间绳系机器人在非合作目标捕获/操作方面应用前景十分美好.研究绳系机器人优化控制问题,针对系绳干扰和大角度测量误差下的大角度姿态机动控制难题,建立包括运动学/动力学模型、执行机构模型、干扰模型的空间绳系机器人大角度姿态机动模型,并在Lyapunov原理的指导下,基于动态RBF神经网络理论和自适应控制理论设计了四元数反馈控制器,并进行仿真验证.仿真结果表明,机器人姿态机动速度快,稳态精度高,能够满足空间绳系机器人下一步操作的需求,为空间绳系机器人的精确操作提供了依据,为未来在轨服务技术的发展奠定理论基础.     

平流层卫星系绳的建模与仿真

研究平流层卫星系绳轨迹建模分析可靠性问题,根据平流层卫星所用系绳的特性,要求高强度和足够的侧向控制力.为此提出了“质量集中-轻质钢杆”模型,并给出模型的求解过程.模型考虑了系绳自身质量及所受气动力,通过迭代计算,可求出系绳形状及系绳张力的变化.在给定轨迹控制器的高度及平衡轨迹控制器所需的拉力大小和方向后,计算出系绳传递到气球的拉力大小及方向,绘制出了系绳的形状.仿真结果表明,“质量集中-轻质钢杆”模型能够符合系绳在风场和自身重力作用下的传递的拉力和自身动态特性,为平流层卫星系绳系统优化设计提供了参考.     

神经网络α阶逆系统方法在开放式机器人控制器的应用

开放式机器人控制器的研究正成为机器人技术研究领域的热点。开放式机器人控制器除了硬件和软件上是开放的,还必须能作为一个平台,对机器人的相关算法进行研究和改进。在介绍本实验室开发的开放式机器人控制器的基础上,成功地将神经网络α阶逆系统方法作为机器人位置伺服算法应用于实际,取得了良好的控制效果。工程试验证明神经网络α阶逆系统方法是一种有前途的方法,还说明这套机器人控制器是“开放”的。     

大楼维修机器人

目前英国一年要花费170亿英磅用在建筑物的维修上,英国伯明翰市议会负责400多座结构有损坏的大楼的维修工作。检查大楼外表面的工作是非常危险及昂贵的。检查人员必须架设脚手架,租用升降设备或使用悬挂吊篮。而机器人则能携带更多的仪器,并能在危险条件下比检查人员完成更加精确的测量工作。机器人的动作迅速,便于使用,又不会损坏建筑物。它还可覆盖更大的面积,尤其是进出特别困难的地方。机器人还可对大楼进行维修,例如喷漆或喷密封胶,而这些东西对人的健康是有害的。由于上述好处,伯明翰市议会对用机器人检修建筑物很感兴趣。     

服务机器人的产业化发展之路

引子——能"产业化"的服务机器人 服务机器人是一种半自主或者全自主工作的机器人,它能完成有益于人类的服务工作,但不包括从事生产的设备[1,2]. 能产业化的服务机器人大致可以分成两大类:一种是提供专业服务的机器人,包括各种现场操控机器人、医疗服务机器人、救援及安全机器人、公共服务机器人、军用机器人等等;另一种是家用服务机器人,包括提供家务服务、娱乐休闲服务、安全健康服务以及助老助残等服务的机器人.     

YOGO ROBOT:疫情下订单激增,积极有序复工助抗疫

在疫情的阴霾下,为了尽量降低病毒传播的风险,无人配送机器人和智能消毒机器人在各类公共场所中得到了广泛的应用。在医院里、楼宇间,都能见到机器人奔波工作的身影。而疫情防控期间机器人的部署上岗,少不了机器人企业的复工复产和加班加点。由于经济发展的需要,各地企业都在陆续复工。其中,机器人企业可以算是最早一批进行线上复工的一批企业。     

与人协调工作的机器人

日本Ｏｍｒｏｎ公司开发了一种能够按人的指令或手势进行工作的自主式双臂的移动机器人,它能与人一起协作搬运桌子。该机器人采用了该公司的传感技术和控制技术,并且是世界上第一台适应自然交流方式的与人协调工作的机器人。它超出了对现有机器人的限制,与人更接近了一大步。 这种新开发的称作“奇才”的机器人,其腿部采用了全向机动轮,头部装有一台ＣＣＤ摄像机,有两只手臂,每只手臂有７个自由度,能举起最大２０公斤的重物,其腕部装有６轴力传感器。机器人主体部分装有４台个人计算机,总共有７个中央处理单元。机器人依靠电池可…     

机器人跳舞

我们这里所说的跳舞机器人是指一种看上去象芭蕾舞女一样的表演机器人,它的表演能使观众感到愉快和高兴。 芭蕾舞的基本要求是动作要平稳,为此采用了形状记忆合金驱动器,这种材料可使机器人的动作优美。这些形状记忆合金驱动器是由日本Iguchi实验室开发研制的。 表演机器人的主要用途就是观赏,所以必须让观众感到亲切,而不能使观众厌烦。因此,设计时必须考虑到美学和心理学因素。 图中示出了表演时的跳舞机器     

基于不确定性知识的实时道路场景理解

由于室外机器人的工作环境非常复杂，因此机器人的视觉导航必须具有足够的智能和鲁棒性，为此，提出了一种基于不确定性知识的实时道路理解算法，该算法通过不确定性知识推理来融合多种信息和知识，以满足在复杂道路环境下的鲁棒性要求，它即使在有强烈阴影、水迹等干扰下也能给出比较好的结果；通过图象边缘信息的提取可以得到精确的道路边界，以满足视觉导航的精确性要求；同时在算法设计时，兼顾了实时性要求；使得算法得以实时实现，该算法已在实际的机器人上进行了测试，并得到了很好的结果。     

煤矿井下综采工作面巡查机器人磁迹导航的研究

提出了一种煤矿井下综采工作面自主移动巡查机器人磁迹导航方案;通过实验确定了该机器人的磁轨材料和磁传感器分别为条状强磁磁铁和MS-324型干簧管,以轮式机器人采集煤矿井下图像信息为例,确定了干簧管在机器人上的安装位置及工作过程。实验结果表明,该机器人在中间2个干簧管之间的距离为40 mm时能稳定行走。     

机器人灭火比赛规则简介

机器人灭火比赛是让机器人在一间平面结构房子模型里运动、尽快找到并熄灭蜡烛以模拟现实家庭中机器人处理火警的过程。 比赛设施 场地 比赛场地如图所示,建筑物的墙壁33cm高,由木头做成,刷成白色。比赛场地要求平整。所有的走廊和门口宽都是46cm。门口是一个46cm的开口,用一个2.5cm宽的白色带子或白漆印迹表示房间入口。机器人将从一个30cm直径的标有“H”的代表家的白色圆圈开始,该圆圈在46cm走廊的中心。机器人必须在圆圈中启动。一旦启动,机器人必须在没有人的干预下自己控制。 蜡烛 蜡烛安装在一个漆成黄色的半透明木质基座上（7.5cmx7.5cmx3.5cm）。蜡烛白色,直径大约2.5cm粗。火焰的底部离地面15cm到20cm高,这高度包括支持蜡烛的木质基座。机器人在试图扑灭火焰前必须到距火焰30cm以内。蜡烛不能放在走廊上,但是可以放在一间房子的门口。机器人的前端在进入房间遇到蜡烛前应至少可以移动33cm。在距离火焰30cm的圆上有一条2.5cm宽的白线,机器人在扑灭火焰之前必须有一部分在圆圈内。在机器人所经历的3次测试中,蜡烛将被等概地率放在4个房间的任何一间。 机器人 机器人的最大尺寸是31cm×31cm×31cm。如果机器人有触角探测物体或墙,这些触角也算做机器人的一部分。假如参赛者想在机器人上加旗帜、帽子或其他纯装饰性的没有任何作用的部分,必须保证所加的东西对机器人的运行没有影响。对机器人的重量和建造材料没有限制。     

地面反恐排爆机器人的机械运动探讨

地面反恐排爆机器人的外形并不一定像人，但必须能代替人去做一些工作，具有人的劳动机能。在反恐防爆工作中，如排除销毁爆炸物、侦察、抢救人质、与恐怖分子对抗等，人们希望机器人有像人一样灵巧的手臂，能行走的腿脚等等。因此地面反恐排爆机器人的机械结构首当其冲，是重要的     

基于遗传算法的凿岩机器人孔序规划

本文运用遗传算法规划凿岩机器人钻孔任务序列，通过判断机器人的多关节钻臂 上每一关节其运动方向在彼此相邻的三个钻孔位置上的变化趋势，用数值0表示某一关节运 动方向变化趋势在相邻三个钻孔上不一致，数值1表示此关节运动方向变化趋势在相邻三个 钻孔上一致．并根据具体的工作情况对描述值进行修正．在此基础上设计了一个基于关节水 平上来规划凿岩机器人随机钻孔孔序的适应度函数，从而使整个钻孔孔序规划算法算法简单 ，收敛速度快，能寻求到较优的钻孔孔序，其结果能满足实际工作的需要．此方法对于其他 类型的关节型机器人的任务和轨迹规划也具有一定的借鉴意义．     

基于三维视觉的机器人安全预警系统

在许多自动化应用场景中,如装配和分拣过程中,工业机器人的应用是提高生产质量和生产效率的一个重要环节。在机器人工作过程中,保证机器人和工人工作的安全,是推动机器人应用和发展的首要前提。该文提出一种基于三维视觉的机器人安全预警系统。首先,该系统利用三维相机对监控场景进行高精度三维重建,并将多个点云进行融合;然后,提取人体关键点,并根据三维人体关键点判断人与机械臂的安全距离;最后,计算判断人体与机器人是否处于设定的安全距离范围,并据此控制机械臂的工作状态。实验结果表明,该文所开发的安全预警系统能保障大视野范围内的人员安全。     

索尼公司的电子宠物——机器人小猫

1997年8月在日本名古屋举行的首届机器人世界杯足球赛期间,日本一些机器人研究机构、学校和企业还在会场上展示了他们的作品,为本届足球赛助兴。索尼公司的机器人小猫就是其中最吸引人的一种电子宠物。 该机器人小猫有四条腿,不但能行走,而且能坐下、扭动身躯。它有眼睛和耳朵,自己能判断障碍物并避开障碍物,识别声音和作简单会话;它有柔软的身躯,能模拟动物的动作,特别是摹仿猫的动作时栩栩如生,惟妙惟肖,富有感情,表现了动物的本能。