开放式三自由度并联机器人机构实验平台的研究和展望

随着并联机器人技术的发展，具有三自由度的并联机器人机构也得到越来越广泛的研究和应用。本文对我们白行设计的开放式三自由度并联机器人机构实验平台的基本结构、运动控制和仿真作了较为全面的介绍，并着重分析了实验平台的开放性。该实验平台很适合作多种三自由度机器人机构的综合和比较研究，针对此类机构的进一步研究对实际应用有着重要意义。     

水下机器人静水压力试验研究

研究水下机器人的静水压力试验方法和测试标准,设计了一套应用于水下机器人静水压力测试试验平台,能够满足静水压力的测试要求.同时对水下机器人的放置结构进行改进,方便机器人的投入和取出.该套测试实验平台采用模式实验舱进行静水压力实验的方法,设置包含照明系统、摄像系统、自动加泄压系统的测试系统.研究结果表明采用智能化模拟实验舱可以精准有效地对水下机器人静水压力进行实验,对轻型有缆遥控水下机器人的应用推广有积极意义.     

基于Internet的机器人遥操作研究

基于Internet的遥操作技术在机器人控制领域的应用,使人类的感知操作能力得到了延伸,已成为重要前沿课题.文中利用SCARA机器人作为实验平台,充分利用Internet的通用性和交互性,建立基于Internet的机器人遥操作系统,并应用VC 语言开发集研究和实验为一体的机器人遥操作平台,实现对机器人的远距离操作.     

3-DOF并联机器人运动学建模与实验验证

对3-DOF并联机器人进行物理模型简化并建立运动学数学模型,以此模型为基础研究机器人位置控制系统并开发实验平台的软件控制系统。搭建了由机械、电气和软件三大系统组成的实验平台,进行实验并将实验数据与理想数据对比分析。分别用角度仿真法和坐标规划法,验证了实验平台运动学模型正确性。     

基于Simulink的机器人实时运动控制平台开发

为满足实验教学中对机器人运动控制平台的需求,开发了基于Simulink的机器人实时运动控制平台。以多自由度机器人为控制对象,搭建了基于双机方案的控制系统,完成了硬件系统的开发。采用模糊PID控制方法,在Simulink编程环境中编写软件程序,并开展了机器人对阶跃信号的轨迹跟踪实验,对比了PID和模糊PID两种方法的控制效果。实验结果表明,所开发的平台可为学生开展机器人实时运动控制提供验证平台。     

面向并联机器人驱动器故障的容错纠错方法研究

基于机构类型演化提出了一种具有驱动器故障容错功能的1TP+3TPRS型并联机器人的新结构;研究了机器人的机械系统容错重构策略;在位置反解的基础上导出了机器人的重构规划算法;对于退化机器人容错性能指标的研究,定义了容错空间影响因子,可以用来衡量机器人在发生故障后的容错操作能力;基于这个指标,提出容错并联机器人的结构参数优设计方法;通过模拟动平台按预期轨迹运动时某驱动器在不同时刻发生故障的情况,比较了退化机器人的工作状况,结果表明基于容错空间影响因子的结构参数优设计方法对于提高容错性能具有重要的意义。     

面向断股补修任务的输电线维护机器人设计

输电系统中,架空地线断股是一种严重的线路故障,人工开展断股补修工作强度高,风险大。介绍了一种输电线维护机器人用于完成断股补修维护任务。该机器人采用视觉检测方法完成输电线路环境状态的检测,并根据当前所处环境状态完成合理的任务规划。机器人平台可以按照规划携带专用维护工具沿线路行走,跨越防振锤障碍靠近断股故障,并通过专用维护工具实现断股的复位与紧固。最后,机器人设计的合理性,基于环境状态检测的机器人任务规划的有效性与稳定性都通过实验得以验证。     

机器人虚拟仿真实验平台的设计开发

针对机器人示教展示的需求,设计并开发基于Unity3D游戏开发引擎的机器人虚拟仿真实验平台.运用该平台对机器人进行三维建模与实时运动仿真,基于MQTT协议对机器人产生的实时数据进行主题订阅与数据解析,实现对虚拟机器人的数据驱动及机器人的虚实同步运动.研究结果表明:该仿真实验平台运行正常,能够满足虚拟机器人仿真运动的实时...     

四臂医疗转运机器人设计及仿真平台搭建

针对医护人员短缺问题提出一种新型四臂医疗转运机器人,该机器人可在病床和轮椅之间转运行动不便的病人.对机器人结构进行设计,对机械臂进行正逆运动学分析.为研究机器人的控制算法,利用Webots软件搭建机器人仿真平台,在Webots中建立仿真工作环境、机器人模型和病人模型,编写底层控制器;利用Qt开发带人机界面的上层控制器,并通过TCP/IP与底层控制器进行信息交互.通过病人起坐仿真实验,验证了仿真平台的可行性,验证了机器人结构的可行性,为该机器人的后续研究奠定了基础.     

基于ODE的四足机器人仿真平台研究

将虚拟样机搭建定义为两步运算,提出了利用ODE引擎进行机器人仿真平台设计开发的方法。设计并实现了的四足机器人仿真平台,在仿真平台上进行了四足机器人的步行仿真实验,验证了基于ODE引擎的机器人仿真平台开发方法的有效性和简便性。     

人形机器人建模与步态规划

目前人形机器人控制的难点主要集中在:关节扭矩不够,运动稳定性不佳等方面。针对以上问题,提出了以下解决方案:针对关节扭矩不够选取了大扭矩电动机的同时,采用三次样条差值使运动轨迹更加平滑,减小输出扭矩。采用ZMP来观察运动轨迹,改善运动的稳定性。同时,由于人形机器人运动稳定性不佳,容易摔倒,使用ODE物理引擎在Labview中建模与仿真,进行更加方便的进行步态规划的研究。最终实现了仿真平台下人形机器人的稳定行走。     

特殊3-PRS并联机器人运动分析

建立了 P副平行于固定平台法线的 3- PRS并联机器人的运动反解数学模型。分析了当给定运动平台中心法线与固定平台中心法线之间夹角 ,并使运动平台法线绕固定平台中心法线旋转时 ,运动平台中心以及中心法线上一点的运动轨迹。分析表明 ,该 3- PRS并联机器人只能部分满足特定的运动规律要求     

仿人机器人SJTU-HR1及其运动分析

SJTU-HR1是由并联关节的组成的34个自由度新型仿人形机器人,根据人体生理结构设计了其各个关节。把各个并联机构关节作为一个模块,定义了关节的输出角度和输入角度,建立仿人形机器人整体坐标系,建立手臂和腿末端的位置正反解模型。为仿人机器人运动规划,动作设计以及控制系统建立奠定基础。     

电驱动重载六足机器人关节转速分析方法

为合理匹配电驱动重载六足机器人关节的驱动装置和传动装置,提出一种快速、精确获得关节转速的方法。基于某一关节转动以实现机器人最大步行速度指标,建立该关节转角与机器人最大步行速度指标的数学关系式,研究螃蟹型三角步态下的髋关节和膝关节在最小摆角和最大摆角时的相应输出转速以及蚂蚁型三角步态下的跟关节输出转速,并获得跟关节转角和转速随髋、膝关节夹角的变化趋势。根据ADAMS软件和研制的机器人单腿与样机,进行关节转速的仿真验证和试验分析,分别获得机器人承载平台重心的速度曲线和关节伺服电动机脉冲数曲线。仿真和试验结果表明,机器人关节转速分析方法具有合理性和有效性,能够可靠地应用于重载多足机器人的研制。     

一种新型6-PRRS并联机器人工作空间分析

基于运动学逆解求取了并联机器人理论工作空间,在此基础上通过判断杆件间的干涉情况、虎克铰转角情况、杆件与运动平台之间的干涉关系修正了工作空间,获得了实际工作空间.通过上述方法计算得到的6-PRRS并联机器人工作空间具有较好的实用性.     

新型三平移并联机器人主动副等效干扰力矩分析

新型三平移并联机器人具有较高的实用价值。基于其位置分析及动力学分析，求解了该机器人动平台在各种平移运动时各支路主动副主要等效干扰力矩，并通过Matlab仿真，给出了分析结果。仿真表明，其主要等效干扰力矩的计算量远远小于直接采用动力学方程关系的计算量，因此可用于各支路主动关节的实时控制。克服了各支路分别单独控制时一般难以预先考虑其他支路干扰作用的缺陷，从而为实现该并联机器人的高精度实时控制奠定了基础。     

基于六维力传感器的机器人动力学参数辨识

采用基座布置六维力传感器的方式进行机器人动力学参数辨识。以递推牛顿-欧拉方程为基础建立机器人动力学模型，给出六维力传感器输出与机器人关节间动力学关系，分离待辨识动力学参数并确定其最小惯性参数集，最终建立基于基座六维力传感器的机器人辨识模型。为了进一步提高辨识精度，采用两层低通滤波算法推导出加速度替代公式和速度滤波算法，减少加速度和速度噪声的影响。最后，以六自由度协作机器人的前2个关节为对象，设计辨识实验，获得两关节的最小动力学参数集。通过结果逆向验算表明，基座布置六维力传感器方式能以较高的精度辨识出机器人动力学参数。     

体感控制的上肢外骨骼镜像康复机器人系统

为辅助患肢进行自主康复训练,研制了一种体感控制的上肢外骨骼镜像康复机器人系统。设计了可穿戴式三自由度上肢康复机械臂,利用Kinect传感器提取人体6个骨骼关节点数据,计算所需控制参数,将健肢的体势动作转化为控制信号,控制机械臂带动患肢做镜像或同步运动康复训练。搭建了上肢外骨骼康复机器人系统实验平台,分别进行了单关节镜像控制和多关节联动同步控制穿戴实验,系统具有良好的体感控制随动性能,能满足上肢康复训练的要求。     

线驱动连续型机器人的运动学分析与仿真

连续型机器人是一种柔顺、灵活性高的新型仿生机器人.与串并联机器人等传统的离散型机器人由离散的关节和连杆组成的结构不同,这种柔性的"无脊椎"机器人由柔性支柱构成,而没有任何刚性关节和连杆,因此无法利用传统的D-H方法对其进行运动学分析.在分析连续型机器人不同于传统离散型机器人的基础上,利用几何分析的方法提出一种简练、直观的线驱动连续型机器人运动学算法,对其单关节驱动空间、关节空间以及操作空间的映射关系进行分析,并描述其三维工作空间.针对线驱动机器人多关节之间存在耦合影响的问题,推导线驱动连续型机器人的两关节解耦运动学.同时在Matlab下对机器人末端位置和驱动线长度变化曲线进行仿真研究,并进行原理样机试验,验证了运动学算法的正确性并展示了其运动能力.