基于绳索欠驱动的连续型机械臂设计及仿真

针对太空狭小复杂的环境,提出一种基于绳索欠驱动的连续型机械臂,可降低驱动数量,适当降低控制难度,减小空间操作机械臂的体积和质量,同时可实现较大臂长.开展连续型机械臂的运动学分析与仿真,利用蒙特卡洛法得到连续型机械臂的工作空间;通过运动学映射关系,得到驱动绳索的控制位移量;通过力学分析得到驱动绳索的拉力,为后续试验提供了...     

基于仿生水母机器人的机械臂设计与仿真分析

为满足海洋探索及水下侦察的任务需求,设计一种多自由度仿生水母机器人。在Matlab 分析软件中利用 Robotic Toolbox 建立水母机械臂模型,进行运动仿真,分析其运动学和动力学,得出角速度、角加速度等曲线。依 据反推出的力矩曲线,对导入到Adams 中的3 维模型进行驱动仿真,采用Jtraj 函数对四自由度仿生水母机器人的机 械臂进行5 次多项式轨迹规划,并构建一个简单的BP 神经网络控制算法。仿真结果表明：各运动曲线连续、平缓 无突变,可满足实际需求。     

某武装侦察机器人武器站大臂的拓扑优化设计

大臂是某武装侦察机器人武器站的主要承力部件与质量来源,为兼顾该结构的可靠性和轻量化要求,通过 HyperMesh与 OptiStruct对其进行了有限元优化设计。运用有限元方法分析了原结构在3种典型射角下,载荷对结构静强度和位移的影响。在此基础上选用密度更小的6061铝合金代替原结构材质45钢建立新的拓扑优化模型,以相对密度为设计变量,以体积最小化为目标函数进行了拓扑优化,得到优化结构。通过与试验样机对比,优化后的方案不仅在满足强度要求的前提下获得了更为合理的结构形式,而且大幅度降低了平台质量,使其便于在战争中轻装携带与快速投送。该设计可为同类型小型作战平台的优化设计提供一定的理论与工程借鉴。     

采用指数积的三自由度机器人运动学方程

在给定组成运动副相邻连杆相对位置的情况下,可确定机器人末端执行器的位姿.运用指数积公式将开链机构的运动方程表示成运动旋量的指数积,由此提供机器人运动学方程的完整几何表示方法,能简化机构分析.即求得运动旋量,得到运动学的几何描述,最后用指数集建立关节式三自由度机器人的运动学方程.     

基于人体工学的康复机器人设计及稳定性研究

针对康复机器人居家使用的通过性、稳定性和安全性问题,设计一种基于人体工程学理论的家用下肢康 复训练机器人。通过分析脑卒中患者的运动姿态,结合康复机器人的运动特性,提出采用模块化结构的新型随动下 肢康复机器人设计方案;重点对康复机器人可能产生的侧翻进行力学分析,给出康复机器人的稳定性判断准则。通 过虚拟样机仿真,分析机器人的重心偏移量,并进行仿真和样机测试。结果表明：该机器人具备可靠性和稳定性, 具有应用价值。     

具有可控柔性的双足行走机器人研究进展综述

为了增强机器人的行走效率,使机器人的步态更自然,并有助于机器人实现复杂的运动,在双足行走机器人中加入可控的柔性。在概述柔性可控双足行走机器人发展背景的基础上,介绍国内外基于主动控制和基于被动行走的2类柔性可控双足行走机器人的研究现状,针对目前柔性可控双足行走机器人面临的4大主要问题,提出其未来的发展趋势,主要包括:将柔性驱动器应用到柔性可控的双足行走机器人中;研究控制柔性的方法;将双足机器人与生物学研究相结合;在假肢、外骨骼等辅助行走设备中应用可控柔性。该研究可为实现效率高、步态自然、实用性强的双足行走机器人提供相关理论、方法及技术支持。     

无人作战系统之九 率先走上前线的“魔爪”系列机器人

美军在实战中检验陆上军用机器人,最早可追溯至20世纪末的科索沃战争。第一代小型、笨拙、遥控的魔爪(Talon)履带式机器人就这样出现在战场上,开启了大规模运用作战机器人的时代……承前启后的魔爪魔爪作为自上世纪末投入现役的第一代机器人,谁也无法忽略其对后来机器人发展的影响。魔爪在机械臂折叠时高约42.7cm,机械臂展开时高1.3m,宽     

人体下肢运动康复训练机器人的设计

针对当今社会老人以及偏瘫患者的康复训练需求和智能化训练康复设备的不足,分析了偏瘫患者的步态,设计了一种辅助患者行走及康复的下肢康复训练机器人.控制系统以主芯片为核心,集成了多个传感器、CAN总线和伺服电机等,通过人机交互系统能实时地实现自动向前、左右转弯、防超速、防摔倒等功能,通过对移动系统进行运动学分析,获得了运动规律,并进行康复训练机器人样机实验.实验结果表明:该系统操作简单,可靠性高、实用性强,在帮助患者快速康复的同时,也可为康复设备的开发起到指导意义.     

下肢外骨骼康复机器人轨迹跟踪控制

为帮助下肢运动障碍患者进行康复训练,提出一种基于盘式电机的下肢外骨骼康复机器人控制。依据拉 格朗日方法,建立外骨骼机器人动力学模型,利用扩张状态观测器估计系统未建模部分和外部总扰动,采用自抗扰 控制方法(active disturbance rejection control,ADRC)对其进行消除,并通过Matlab 仿真实验进行验证。仿真结果表 明：与传统的PID 控制相比,ADRC 跟踪稳定且具有更好的抗干扰能力,跟踪误差更小。     

变电站巡检机器人结构设计与分析

针对机器代替人在变电站巡检的发展需求,设计一款带云台升降功能的巡检机器人,代替人工对变电站 进行日常巡检。介绍机械结构设计、控制系统搭建,建立机器人运动学和动力学模型,运用Matlab 进行稳定性仿真 分析,将实验得到的各行走电机驱动力矩与仿真得到的各行走电机驱动力矩进行对比。结果表明：该设计模型正确、 样机稳定,可为巡检机器人在执行巡检任务过程中在不同行驶坡度下控制升降杆高度和行驶加速度提供理论依据。     

仿生四足机器人结构设计与运动学分析

为满足四足步行机器人野外探索的任务需求,设计一种具有5个自由度的机械腿.应用模块化的设计理念将其拆分成基节模块、股节模块和胫节模块进行设计.通过机械腿正运动学分析,在Matlab仿真环境中计算出机械腿足端工作空间,并结合四足机器人的躯干结构,设计一种连续性的爬行步态,完成其足端轨迹规划,采用梯度投影法对这种冗余机械腿进行逆运动学求解,并在Adams中进行运动学仿真.仿真结果表明:五自由度冗余机械腿各关节能在尽量避免关节极限角的情况下实现连续爬行步态,且四足机器人的机体质心位移曲线在时间上连续光滑.     

下肢康复训练机器人本体设计与控制系统

针对下肢运动功能障碍患者对康复训练设备的需求,设计一种能够辅助患者自主康复的下肢训练机器人。 基于人机工程学理论和现实因素设计康复机器人的3 维结构模型;根据人体的运动特点设计人体行走意图识别系统, 并对机器人的运动特性进行分析,提出基于多传感系统的机器人运动控制方案;搭建康复机器人实验样机,并对机 器人的控制效果进行测试。实验结果表明,该机器人的结构设计与控制方案具备正确性和可行性。     

下肢外骨骼的膝关节轴线自适应设计与尺度综合

针对目前外骨骼膝关节与人体膝关节旋转轴线不重合,人机之间存在"寄生力"的问题,提出一种混联外骨骼膝关节和一种基于李代数的运动学规划算法.利用运动学模型建立驱动器和人体运动之间的映射,对人体运动进行感知,构建关节位形空间.介绍了一种基于螺旋理论的参数选择方法,结合粒子群优化算法,以工作空间面积和全局传递指标为优化目标,优...     

康复助行机器人仿真设计与分析

为帮助因战争引起的下肢残障者进行康复训练,设计了一种具有安全性强、智能化程度高、人机交互友好等特点的助行机器人。采用运动学和动力学分析方法获得运动方程和力检测模型,分别建立了机器人直行与原地转弯情况下的运动控制系统;基于人因工学研究与工业造型优化设计的结果,使机器人达到了功能性与美观性的有机结合;通过仿真实验,验证了所设计的机器人在伴随患者进行移动式训练时可提供安全保护。结果表明,该机器人在下肢康复训练过程中是有效与可行的。     

一种新型物料装填机器人的设计与轨迹优化

为提高车辆等载具内的物料装填效率,设计一种车内受限空间中使用的圆柱物料装填机器人,并对机器人的关节轨迹进行优化。在考虑圆柱物料输送要求和车内空间限制的基础上,提出物料装填机器人总体设计方案,给出机器人工作时的关节运动流程。建立机器人运动学模型,对机器人的工作空间进行分析。使用分段高阶多项式函数拟合机器人关节运动轨迹,采取插值时间变量代替系数变量的简化求解方法和粒子群算法优化关节轨迹。研究结果表明,该物料装填机器人工作空间可覆盖车内空间且满足车内空间限制,优化后的关节轨迹可平稳快速地完成物料装填作业。