一种双负压吸盘壁面清洗机器人及其控制系统研究

介绍了一种壁面适应性较强，能跨越水平窗框类障碍的双吸盘吸附式玻璃壁面清洗机器人系统，对其控制系统进行了研究，并对机器人的越障过程进行了分析。试验表明，该清洗机器人机构简单、控制可靠、清洗效果好，具有一定推广价值。     

可控式玻璃清洗机器人的研究

针对目前高层建筑窗户外部玻璃清洗困难的现状,基于物理学,结合嵌入式系统、传感器、无线通信等技术,研究了一种可控式擦窗机器人。构建了高空吸附系统,擦洗玻璃系统,风干系统和除尘系统,实现玻璃的内外部清洗,解决手工清洗的危险性,为智能家居提供了方便。     

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。     

基于旋翼负压混合吸附的爬壁清洗机器人系统动力学性能研究

针对爬壁清洗机器人越障时,负压装置的吸附力下降导致吸附不稳定的问题,设计了一种旋翼负压混合吸附工作的多边形履带清洗机器人,并对爬行稳定性及越障性能进行了动力学分析。首先根据机器人爬壁的运动原理,建立机器人沿玻璃幕墙上的动力学模型,计算出电机理论驱动力矩;其次分析机器人在跨越障碍过程中的运动模型,结合与壁面接触的实际受力状态,对越障过程中关键阶段的本体倾翻、滑移两种失效形式进行运动学和动力学分析;然后根据玻璃幕墙实际的障碍高度,确定多边形履带的参数和理论驱动力矩的大小,并研制了实验样机进行爬行和越障试验,结果表明所设计的机器人具有良好的越障性能。     

双摆臂履带可变形机器人结构设计与越障性能研究

为发挥履带可变形机器人最佳越障性能,保证机器人在变形过程中履带长度不变且持续张紧,将椭圆定理和椭圆规原理应用于机器人构型设计,研制了一种新式履带可变形机器人。通过引入后摆臂,丰富了机器人构型变化,机器人重心在前后摆臂转动过程中有较大程度的调节,提高机器人的越障性能。建立坡道、台阶和沟壑等典型障碍的数学模型,对机器人翻越障碍进行步态规划和运动机理分析;建立机器人越障的运动学和动力学模型,分析机器人越障的临界条件和最大数值,利用Adams对越障进行仿真实验,结果验证了理论计算值的准确性和机器人的越障性能。     

三轴差速式管道机器人越障能力分析

为提高三轴差速式管道机器人在恶劣管道工作环境中的生存能力,提出了一种提高且能计算出管道机器人越障能力的方法。根据轮式管道机器人通过性的具体要求,依据三轴差速理论,建立了越障条件下的管道机器人力学模型,并得到了其约束条件,通过采用全局寻优算法得出了其主要参数最优解,进而得到了管道机器人所能克服的台阶最大高度数值,即越障能力;通过力学分析,得出了三组支撑杆组越障能力相同,即其越障能力具有同一性和对称性。研究结果表明,该方法验证了三轴差速理论的正确性,通过该方法优化后的管道机器人结构参数为以后管道机器人的设计提供了有效的技术数据。     

双曲柄滑块机构变形履带机器人越障机构设计和分析

提出了一种采用对称布置的双曲柄滑块机构改变履带外形的越障机器人。该机构能够通过曲柄的转动对履带的外形和张紧力进行主动控制,以使履带的形状更好的与障碍物相适应,从而提高机器人的越障能力。对该机器人的结构和原理进行了阐述,并对其越障原理和越障能力进行了分析,为变形履带机器人的设计提供了新的思路。     

轮足式机器人机构设计及越障性能分析

越障能力和地形适应能力是移动机器人性能评价的重要指标。以提高越障能力为目标,设计了一种轮足式越障机器人,采用头部连杆机构辅助越障,同时对其头部连杆机构进行了参数设计。利用瞬时功率守恒原理建立了越障机器人的运动学方程,得到了越障过程中的速度变化规律,在此基础上,采用Adams进行了机器人运动仿真,模拟机器人爬越台阶面的运动情况,并分析了机器人爬越台阶面的越障性能。结果表明,所设计的轮足式机器人具有良好的越障能力。     

矿井救援机器人可变形行走机构设计

针对灾变后矿井下的非结构化环境,以提高机器人的越障能力与增强机器人对地形适应能力为目标,设计出一种矿井救援机器人可变形行走机构。通过对机器人跨越垂直障碍过程的分析建立了机器人越障过程的动力学模型。在此基础上,通过ADAMS进行运动仿真,模拟机器人在平面行走的情况以及爬越台阶的运动情况。仿真结果表明:本救援机器人可变形行走机构具有良好的越障能力,同时建立机器人3D打印样机并进行实验验证,实验表明:机器人具有良好的越障能力、较强的环境适应能力、结构紧凑、转向灵活等特点,进一步验证了机构的可行性和越障原理的正确性,为矿井救援机器人的进一步研究提供了理论依据。     

三节履带式机器人越障分析

设计了一种三节履带式结构机器人,通过轴套轴结构实现了机器人的主运动和摆臂运动的同步进行,有利于机器人功能的实现。为分析机器人的越障性能,选择了阶梯、斜坡、沟道等典型障碍分析了机器人的运动机理及其越障能力,重点研究了机器人翻越阶梯时的运动机理及其越障能力。以三节履带式探测搜救机器人样机为例,分析了机器人仰角、摆臂摆角与越障高度的关系,并用MATLAB仿真得到阶梯高度函数以及相应关系曲线,求出了最大越障高度的理论值,并与实测数据进行了对比。推导出了机器人的最佳越障性能及对应的质心和摆臂的位置,为机器人越障时的控制提供理论依据。     

管道机器人自动适应机构设计与越障分析

为了提高管道机器人自动适应管径变化的能力和在管道中的越障能力,通过建立静力学平衡方程对机器人进行了越障过程的受力分析,根据机器人越障所需对管道内壁提供的正向压力设计了自动适应元件圆柱螺旋弹簧,利用ADAMS对自动适应机构进行了动力学仿真分析,验证了所设计圆柱螺旋弹簧能够满足机器人自动适应管径变化和越障性能要求,并为以后管道机器人的研究奠定了基础。     

输电线路巡检机器人越障仿真分析

根据输电线路线路环境的约束条件和巡检任务的要求,提出了一种新型输电线检测与维护机器人机构。首先进行了机器人的构型综合,得到机器人的两种越障模式,运用两种越障模式规划了机器人跨越典型障碍物的运动序列。机器人通过仿生猿猴手臂跨越障碍物,质心调节机构保障了机器人越障过程中的稳定性。仿真分析了不同工况下机器人跨越引流线的过程并进行了相关的实验,仿真与实验结果表明机器人能够完成引流线的跨越,合理的引流线越障规划降低了引流线的变形,提高了机器人的越障效率。     

八轮式爬楼越障机器人设计与仿真分析

以移动机器人为研究对象,提出了一种以多组四杆机构为基础的八轮式爬楼越障机器人,机器人整个悬架结构呈对称式分布且载荷平台为整体式,控制和结构简单、具备承载能力且越障性能高。对机器人进行了整体方案设计、稳定角分析和越障仿真,对越障机构进行运动学分析以及优化得到了优化的轨迹图形,验证了机器人结构的合理性和稳定性,并通过样机实验验证了机器人承载和越障的稳定性,得到了机器人负载、越障高度和爬坡角度等基本性能参数。     

履带式复合机器人的越障仿真

为研究越障机器人能否成功越障,在Recurdyn环境下建立了主从履带复合式越障机器人的虚拟样机平台,分析了该机器人翻越台阶时的重心变化规律及重心轨迹算法,根据越障高度设计适应台阶的机器人越障姿态和动作序列,并在Recurdyn中实现,通过仿真验证其可行性,验证重心轨迹是越障能否成功的关键影响因素.     

基于高架四边形结构的越障机器人机构分析和仿真

研究了一种基于高架四边形结构的六轮机器人。机器人结构分为前叉、机体和尾部,前叉及机体两侧采用的能够根据地形被动变形的四边形结构,使得机器人具有较强的被动越障能力。根据越障高度设计的需求,对机器人越障结构进行建模分析,得出机器人越障结构的分析结果。通过ADAMS软件对机器人进行越障性能仿真,获得各轮在运动过程中的动力学参数数据。最后,通过实验,验证了机器人的越障能力。     

虾形六轮移动机器人尾部越障性能分析

越障能力对移动机器人的应用至关重要.提出的一种虾形六轮移动机器人为研究对象,研究如何提高其尾部的垂直越障能力.分析了机器人的尾部垂直越障过程,通过建立尾部垂直越障力学分析模型,得到了机器人尾部垂直越障各影响因素(特别是结构尺寸)的关系,并讨论了各影响因素的参数应如何选取,为设计机器人结构提供了理论依据;最后用物理样机进行了验证,实验结果表明分析得到的结论是正确的.     

具有被动摆臂的八轮机器人结构设计与仿真分析

为了提高轮式移动机器人的地形适应性、越障性和操控性,设计了一种具有被动摆臂的八轮机器人。采用铰接式摇臂能被动适应地形变化而相对转动,并在铰接点引入柔性关节以产生阻力矩,提高机器人的稳定性。分析了机器人在垂直台阶的越障机理,利用RecurDyn软件进行越障性能仿真,分析得出机器人越障的关键阶段。仿真结果表明,机器人可以攀越大于车轮直径的垂直台阶;并通过有、无柔性关节的仿真对比,验证了柔性关节的可行性,得出最优设计参数,为物理样机的研制提供理论依据。     

多吸盘式擦窗机器人的吸附系统研究

真空吸附系统具有结构紧凑、轻量化等特点,在擦窗机器人应用中具有不可替代的作用。吸盘作为吸附系统的关键部件,直接影响吸附系统的整体性能,由于单个吸盘的不足和局限,所以在机器人设计中往往采用多吸盘的形式出现。该文结合“新型擦窗机器人”吸附系统设计,分析了吸盘的越障功能以及机器人可靠吸附于垂直壁面的基本吸附条件。     

六履带机器人结构参数与越障性能的关系

鉴于业界内对六履带机器人结构参数与越障性能之间的关系的研究以及机器人结构设计时理论依据的相对不足,力图从六履带机器人的结构特点和障碍特征着手,探索出六履带机器人对台阶、斜坡、沟道等典型障碍特征的越障性能。在此基础上,得出了机器人的越障性能与其自身结构参数及越障姿态间的内在关系,并通过理论分析和Matlab仿真求出六履带机器人最佳越障性能及对应的结构与位姿参数,为六履带机器人的结构优化设计以及越障时机器人的姿态控制提供了理论依据。     

六足机器人多机可达空间协同越障仿真分析

对于小型六足机器人,群体合作是克服单体性能局限的有效措施。为提高六足机器人的越障能力,提出了六足机器人多机协同越障的解决方案。并采用了机器人学D-H参数法,结合足端轨迹规划,对六足机器人多机协同越障情况进行运算,找出六足机器人多机协同时的足端运动范围。再参考求得的运动范围,设定典型障碍,进行虚拟样机仿真。对比三次虚拟样机的仿真结果,展示了多机协同越障的有效性,为提高六足机器人越障能力提供一种新的研究思路。