“穿地龙”机器人地下作业轨迹规划及范围研究

为对“穿地龙”机器人的轨迹进行仿真，推导出“穿地龙”机器人运动轨迹的坐标公式，建立了“穿地龙”机器人运动轨迹的数学模型；在轨迹规划的基础上进行有限元分析，研究了“穿地龙”机器人进行打孔作业时的波及范围，确定了地下作业对周边的影响，对实际施工中轨迹的控制和躲避障碍物的规划奠定了基础。     

“穿地龙”机器人的计算机仿真系统研究

以“穿地龙”机器人计算机仿真系统为背景,研究了利用OpenGL实现仿真过程中的几个关键问题,同时编制了机器人运动过程的图形仿真程序,实现了机器人运动过程计算机仿真,获得了较理想的仿真结果,为进一步进行机器人研究工作提供了新的条件。     

新型轮—腿—履带复合移动机构及稳定性分析

为提高反恐防暴机器人对非结构环境的适应能力,设计出了一种具有良好的机动性能和转向性能的新型轮—腿—履带复合移动机构．通过机器人机构分析与本体的稳定性分析,论证了其结构设计的可行性及好的稳定性．     

管内步伐式行走机器人

管内步伐式行走机器人由太原理工大学研制成功，并己于１９９４年１２月通过了山西省科委的技术鉴定．该机器人可在管内双向行走，自动随管道弯度转向．本文详细阐述了机器人的机构，在力学分析的基础上介绍了脚靴的自锁机构以及牵引力和脚靴撑紧力间的关系，论述了产生大牵引力而不打滑这一管内步伐式机器人的特点．     

可变形机器人协同转向运动研究

可变形机器人AMOEBA I具有多种构形和多种转向方式．为实现机器人转向性能的优化,提出了可变形机器人的协同转向方法,并建立了相应的数学模型,对不同构形下的协同转向方式进行了理论分析．设定了机器人三个模块在协同转向过程中的运动关系,在此基础上给出了可变形机器人协同转向性能的评价指标．通过理论和实验比较了不同构形下的协同转向方式,实验验证了协同转向方法的有效性．     

“袋鼠”跳跃机器人动力系统方案设计与研究

提出了“袋鼠”机器人电液驱动动力系统设计方案,包括跳跃机构、动力系统和控制系统的设 计．从理论上分析了方案的可行性;运用二阶拉格朗日方程给出了“袋鼠”机器人模型起跳阶段的动力学方 程,并通过仿真分析得到了起跳阶段加载动力与速度的关系,为“袋鼠”机器人动力配置提供了依据．最后给 出了实验结果,以证实该设计方案的有效性．     

全柔性机器人机构的结构构型研究

本文对全柔性机器人机构的结构构型问题进行了系统的讨论：首先从应用层面上对 全柔性机器人机构进行了分类，着重讨论了并联机构与全柔性机器人机构之间存在的有机联 系．通过对并联机构的结构及柔性铰链的几何模型进行系统的总结，为全柔性机器人机构“ 型”的选择与构筑提供了丰富的素材．此外，还重点讨论了对全柔性机器人机构的性能产生 较为显著影响的结构布局问题．     

基于线驱转向的仿蝴蝶扑翼飞行机器人系统设计与控制

作为一种新型飞行机器人, 仿蝴蝶扑翼飞行机器人模仿自然界蝴蝶的生物结构和飞行方式, 能够有效地融 入并适应复杂环境, 在军民融合领域具有广阔的应用前景. 目前针对仿蝴蝶扑翼飞行机器人的研究大多停留在对生 物蝴蝶飞行机理的研究, 鲜有能够实现自由可控飞行的机器人系统. 本文设计了一款基于线驱转向的仿蝴蝶扑翼飞 行机器人, 名为USTButterfly-S, 其翼展50 cm, 重50 g, 可实现长达5分钟的自由可控飞行. 首先结合生物蝴蝶翅膀的 扑动特征, 设计了双曲柄双摇杆对称扑翼驱动机构. 然后模仿凤蝶的翅翼形状, 设计了仿蝴蝶翼型. 对翅膀的几何学 分析表明, USTButterfly-S的翅膀与凤蝶具有较好的形态相似性. 接着针对仿蝴蝶扑翼飞行机器人的转向控制问题, 首次采用线驱动机构拉动翅膀调节翅翼面积, 进而实现了USTButterfly-S的无尾航向控制. 最后集成自主设计的飞 控系统, USTButterfly-S能够实现室内盘旋飞行并进行实时航拍. 在实际飞行实验中, USTButterfly-S展现出类似生 物蝴蝶的飞行特征.     

微型仿生六足机器人的运动控制的软件设计

介绍了一种微型六足机器人的新结构,该设计将直线行进运动与转向运动合理地结合了起来;着重介绍了基于IO板的机器人控制系统VB软件设计,并分析了机器人的运动稳定性和灵活性;最后是实验结果和分析;按照文章叙述成功制作了机器人样机——“银甲虫1号”,其大小为：半径3cm,高4．2cm,重49g;实验证明“银甲虫1号”运动灵活可靠,有很好的机动性。     

可跳跃式移动机器人机构设计及实现

构建了一个具有跳跃能力的移动式机器人．机器人在较平坦地形下采用轮式移动方式前行;遇到障碍物或沟渠时,可以进行跳跃,从而扩大运动范围．介绍了机器人机械系统的总体结构,给出了机器人的本体结构及起跳姿态,并分析了机器人的运动过程．然后,详细分析了机器人的跳跃机构、跳跃参数调节机构、倾覆翻转机构等关键机构的工作原理,给出了机构设计方案．最后,根据总体设计要求选定了机器人的一些关键参数．     

一种微小型蠕动机器人的步态分析

介绍了一种形状记忆合金(SMA)驱动的微型蠕动机器人的结构和工作原理,并对蠕动机器人的直线运动原理和转弯运动原理分别进行了详细的分析和论述。此外,还通过详细的实验对蠕动机器人步距与SMA驱动器电流的关系、蠕动机器人转弯角度与SMA驱动器电流的关系,以及蠕动机器人响应速度与SMA驱动器电流的关系进行了分析,并确定了SMA驱动器的加热电流。     

模糊控制器在“穿地龙”机器人控制中的应用

"穿地龙"机器人在地下穿孔作业过程中会受到诸多因素的影响,是一个非线性的复杂系统。采用参数自调整模糊控制算法设计了位置模糊控制器,实现了机器人按目标轨迹运动等功能,保证了机器人具有良好的姿态调节能力。轨迹测试结果表明:设计的控制器具有良好的鲁棒性,可以保证机器人在土中按照预定的轨迹行走,完成穿孔作业任务。     

球形运动器动力学分析及控制系统设计

球形运动器在设计上的特点是将转向和驱动行走两种运动相互分开,独立完成．本文首先对球形运动器进行动力学建模．通过分析指出,在实际工作中,由于粘性阻尼的影响,球体的滚动角速度和单摆摆角的变化是一个渐趋稳定的过程．仿真结果证明了理论分析的正确性．接着,介绍了球形运动器控制系统的软、硬件实现．试验结果表明,所设计的球形运动器滚动迅速,转向灵活,能够完成一般性的探测任务．     

Adaptive behavior in turning of an oscillator-driven biped robot

This paper concentrates on a biped robot’s turning behavior that consists of straight and curved walking and the transition between these two patterns. We investigate how a robot achieves adaptive walking during such turning by focusing on rhythm control and propose a locomotion control system that generates robot motions by rhythmic signals from internal oscillators and modulates signal generation based on touch sensor signals. First, we verify that the robot attains limit cycles of straight and curved walking by numerical simulations and hardware experiments. Second, we examine the transition between these walking patterns based on the basin of attraction of the limit cycles in numerical simulations. Finally, we verify whether the robot actually accomplishes transition and turning by hardware experiments. This paper clarifies that the robot establishes such turning motions by adequate modulation of walking rhythm and phase through interactions between the dynamics of its mechanical system, oscillators, and environment.

基于XML分布式异构数据库“主存”中间件实现

为充分利用数据库的资源，研究了在分布式异构数据库中实现数据分布与交换的“主存”中间件实现方法。利用XML跨平台特性和主存/辅存的工作原理，结合基于服务的中间件技术，运用于分布式异构数据库系统中。系统以访问“主存”中间件服务器中最新XML数据为主，访问相应子系统为辅，通过复制分段方式实现数据的一致性。该方法在一定程度上提高了数据处理效率，实现了数据传输同步机制。     

基于阿克曼原理的车式移动机器人运动学建模

基于阿克曼原理的轮式移动机器人运动学模型对于无人驾驶车辆的研究有着重要的意义.对轮式移动机器人的运动学特性进行了分析,建立了不考虑滑行、刹车等的轮式移动机器人的运动学模型.对该运动学模型引入了阿克曼约束,给出了描述机器人运动状态的转向角、航向角和转弯半径等物理量的数学公式.最后对该运动学模型进行仿真实验,验证了所建立的运动学模型的正确性,为进一步研究轮式移动机器人提供了理论分析的基础.     

Storytelling by a kindergarten social assistive robot: A tool for constructive learning in preschool education

Kindergarten Social Assistive Robotics (KindSAR) is a novel technology that offers kindergarten staff an innovative tool for achieving educational aims through social interaction. Children in a preschool setting have previously been shown to benefit from playing educational games with the KindSAR robot. The experiment presented here was designed to examine how KindSAR can be used to engage preschool children in constructive learning. The basic principle of constructivist education is that learning occurs when the learner is actively involved in a process of knowledge construction. In this study, storytelling was used as a paradigm of a constructive educational activity. An interactive robot served as a teacher assistant by telling prerecorded stories to small groups of children while incorporating song and motor activities in the process. Our results show that the children enjoyed interacting with the robot and accepted its authority. This study demonstrates the feasibility and expected benefits of incorporating KindSAR in preschool education.     

两轮自平衡机器人动力学建模及其平衡控制*

针对高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合的两轮自平衡移动机器人系统,采用Lagrange方程推导出动力学模型,对其进行稳定性和可控性判断,并利用LQR和龙伯格极点配置的方法在此模型的基础上对两轮自平衡机器人的姿态和速度进行控制,可获得较为稳定的动态平衡过程。给出了数学模型推导的具体步骤,分别采用以上两种方法进行了仿真研究和比较。仿真实验结果表明,这两种控制方法对机器人的稳定性控制都是有效的。其中龙伯格极点配置控制方法使系统的跟踪速度更快、稳定性更高,具有较高的实际应用价值。     

室内机器人动态手势指令识别系统研究

针对目前室内移动机器人手势指令识别系统存在的问题,对图像传感器与机器人相分离的图像采集方案进行了研究,并利用动态手势指令对机器人进行控制。动态手势指令识别方法是对手的不同运动轨迹进行识别,通过皮肤颜色模型和手势中心点方向向量法追踪得到手势运动轨迹,提取手势运动轨迹的特征向量,通过基于动态时间规整（DTW）实现对轨迹的识别。实验结果表明,该系统可以实现对机器人前进、后退、左转、右转的实时控制。