六足机器人平衡稳定性运动学分析及仿真

针对六足机器人在崎岖路面行走时平衡稳定性差的问题,对六足机器人越障过程中的稳定性进行研究。对机器人的6条腿进行运动学理论分析,利用SolidWorks 2016软件建立机器人三维模型并添加地板。将添加地板后的模型导入MATLAB 2018b软件,同时将运动学理论分析所得公式编写至MATLAB/Simulink的Defined Functions模块,通过控制地板以及6条腿的运动进行仿真。仿真结果显示,六足机器人在崎岖路面上通过不断调整6条腿的角度使得机身始终与地面保持水平,验证了理论分析的有效性和可行性,证明六足机器人具有良好的地形适应能力和平衡稳定性。     

爬行类四足仿生机器人的数字化建模与应用

爬行类四足仿生机器人具有冗余驱动的特征,其正运动学分析位移过程十分困难.基于四足步行机器人构型爬行类四足仿生机器人数字化模型的建模技术为:通过数字模型,驱动机器人的尺寸与主动关节角度,使机器人运动到相应位置.在确定了机器人模型的位置和姿态后,进行草图绘制建立坐标系.利用Solid Works中的测量函数,进行参数的测定,结合齐次变化矩阵,可以获得机器人位置和姿态的解.该方法用于机器人的运动学分析时,不需要进行详细的运动学公式的推导,只需要明确机器人各个零部件之间的约束关系,确定主动约束和被动约束即可.该方法的思想可以广泛应用于具有冗余驱动的机构运动分析中.     

可变形履带式机器人行走机构设计及运动仿真

针对移动机器人在非结构化地形环境中负载能力低、运动稳定性较差的问题,设计了一种可变形履带式机器人行走机构。该机器人采用4节履带构型,有效地增加了与地面的接触面积,从而提高了其运动稳定性。将椭圆形成原理应用于履带张紧机构的设计当中,采用双椭圆摆臂回转机构,设计可变形履带机器人模型。为了描绘机器人的越障性能,从运动学的角度分析了机器人在爬越台阶和跨越沟壑2种典型障碍的运动过程,并得出相应的越障极限参数。利用Adams建立仿真模型,对机器人的虚拟样机进行了动力学分析。仿真分析表明机器人能够翻越200 mm高的台阶和300mm宽的障碍,并得出驱动机器人运动的力矩曲线图。本研究为后续改进及优化研究提供了参考。     

基于RecurDyn的4旋翼摆臂式清洗机器人设计

针对爬壁机器人越障过程产生的控制复杂和过程运动不连续的问题,课题组通过引入柔性关节,在机器人本体上设计了摆臂越障机构及旋翼推力系统,并从运动学角度分析机器人攀爬障碍物时的运动机理,以及建立了机器人壁面攀爬的运动学模型,计算出机器人在不发生失效形式下,旋翼电机理论输出转矩,绘制了旋翼电机输出转矩和壁面角度变化的关系图,并...     

轮腿可变式移动机器人的结构设计

针对移动机器人在复杂多变环境下执行搜救侦察任务时机动性、越障性存在的不足,课题组提出了一种新型轮腿可变式移动机器人的设计方案。课题组通过对变径机构的设计使得机器人可以实现轮式和轮腿式2种工作模式的自如变换;采用修正的Kutzbach-Grubler公式对变径机构自由度进行了分析;利用速度瞬心法对移动机器人以轮式模式工作时进行运动学求解;利用拉格朗日法建立了移动机器人的动力学模型;最后通过ADAMS软件对移动机器人进行仿真实验分析。研究结果表明：该机器人整机结构设计合理,运动平稳,具有较强的机动性与地形适应性。该研究弥补了单一运动模式的机器人在地形适应能力上的不足。     

基于ADAMS软件的摆动导杆机构的运动学分析

针对图解法和解析法分析四杆机构运动规律暴露出的问题,提出了采用ADAMS软件对四杆机构进行运动学分析的观点.以摆动导杆机构为例,详细介绍了整个分析过程.结果表明,使用ADAMS软件分析四杆机构运动规律,操作过程简单明了,仿真结果可信.     

四足机器人跳跃控制规划及仿真分析

为增强四足机器人的运动性能,通过对四足动物的跳跃运动分析研究,提出了一种基于运动学、动力学的跳跃控制方法。首先,分析跳跃过程肌肉作用机理以确定腿部关节以及机身拓扑结构,利用SolidWork建立四足机器人运动模型。然后,对跳跃过程分段进行轨迹规划,借助D-H(Denavit-Hartenberg)坐标转化法分析其正逆运动学,求解出关节角度驱动函数;再基于Lagrange法以及D'Alembert's原理对跳跃过程做运动学分析,推导出力矩驱动函数。最后利用ADAMS与MATLAB联合仿真,对比理论轨迹规划和仿真结果的一致性,验证了控制规划的有效性、鲁棒性、稳定性,为后续控制策略选择提供借鉴。     

实现特定要求轨迹的混合驱动五杆机构分析与优化设计

文章对混合驱动五杆机构进行了运动学分析，推导了五杆机构的运动学逆解方程。根据上述的分析结果，以伺服驱动电机的速度波动最小为优化目标对实现点位和刚体方位要求的轨迹的进行优化设计。实现的轨迹与四杆机构实现的优化轨迹相比，更加精确，更加符合实际应用的要求。另外，还得到了伺服电机的运动规律曲线，为后续的控制和分析打下了坚实的基础。     

六足机器人全局运动动力学仿真

为改进所研制的六足步行机器人的机构和控制等设计,提高其步行运动的稳定性和精度,首先进行步态规划和求解各关节运动;其次将三维实体模型导入Adams软件,应用力约束建立腿与地面的动态接触碰撞模型,形成机器人的动力学全局仿真模型;然后采用HHT积分方法进行动力学仿真,对比研究了步行机器人做匀速运动和加速运动时地面对腿的冲击以及电机驱动力矩和关节约束力矩的变化情况．结果表明：采用不同的运动步态对动态性能影响较大,可以有效地改善运动稳定性．该方法对腿足式机器人设计及动态性能研究具有重要的指导意义．     

轮腿复合式底盘结构的仿真优化

针对目前下肢有障碍的人士出行困难、生活不便的问题,课题组以调整轮椅整体高度位姿与完成户外越障为目标,设计了一种多功能轮椅的轮腿复合式底盘机构。通过运动学分析得出底盘机构水平状态下高度变换范围以及两个驱动推杆的耦合关系;对底盘机构中关键零部件进行静力学分析,并对关键部件进行仿真优化,以保证底盘机构在调节高度中的整体稳定性。样机实验验证了轮腿复合式底盘机构可稳定有效地实现高度调整。该设计可以调节身体重心与位姿,也可以满足室外越障的需求。     

一种可穿戴下肢外骨骼机器人的结构设计与仿真

针对外骨骼机器人灵活性不高、运动范围不足的问题,根据人体下肢的运动特点及骨骼结构,采用仿生学原理设计了一款具备高度灵活性且能助力人体下肢运动的下肢外骨骼机器人,并详细说明了其主要关节的机构设计原理。利用D-H参数法对下肢外骨骼机器人进行了运动学建模,并做出了正运动学求解,为机构设计提供了理论上的依据。运用SolidWorks软件对下肢外骨骼机器人进行了三维建模仿真,并将该模型导入ADAMS软件进行了运动学仿真分析。结果表明,机构模型设计合理,对实物模型的建立与控制模块的研究具有指导作用。     

小剂量灌装机理瓶机构优化设计

针对目前小剂量灌装机的人工上料存在效率低下、安全卫生不达标等问题,课题组提出一种基于四杆机构的理瓶机构方案。运用解析法对理料机构进行了结构分析,针对四杆机构特性创建平面简图,采用解析法针对其运行过程中的运动学理论进行分析计算;采用ADAMS软件对目标机构进行建模与仿真分析,并以四杆机构曲柄、连杆、摇杆长度为设计变量,以压力角最小为目标,各杆件之间相互关系为约束条件,进行优化设计得到最优解,使压力角减少了19. 6%。优化设计有效解决了原灌装机全自动理料效率低的问题,并通过ADAMS软件对目标机构的优化设计进一步提升了传动效率。     

仿生水黾机器人的弹跳运动探究

水黾是一种能栖息于静水面上的小型水生昆虫,由于水黾的腿能排开远大于其身体体积的水量,它具有惊人的浮力,同时由于其腿部的疏水性质,也受到可观的表面张力作用。利用这一原理,科学家也研制了各种仿生水黾机器人,仿生水黾机器人对自然科学与军事侦察有很大的作用。文章首先研究了仿水黾机器人疏水腿部在水面上的静力学平衡过程,然后探究了仿生水黾机器人的弹跳运动,通过理论分析得到最佳的弹射角度。     

北京市青少年育新初中女排球运动员弹跳能力训练方法的研究

本文以北京市青少年育新初中女排球运动员为研究对象,运用实验法和数理统计法研究组合训练法对青少年排球运动员弹跳能力的影响.研究结果表明,以排球扣球和拦网起跳时的膝关节角度作为动作下肢爆发力训练动作的起始位置,结合上肢爆发力和核心力量训练的组合训练方法,使运动员原地起跳摸高和助跑起跳摸高显著性提高.这种组合训练法对弹跳力的...     

基于RBF神经网络的码垛机器人轨迹优化

为了提高码垛机器人笛卡尔空间轨迹规划算法的收敛性和稳定性,提升机器人运行轨迹圆滑度。首先从运动学角度出发,建立了码垛机器人运动学模型。针对码垛机器人笛卡尔空间轨迹规划提出了一种基于RBF神经网络的码垛机器人轨迹优化算法。仿真结果表明,经过RBF神经网络轨迹优化使得在拟合的曲线更加接近实际的曲线,减小了逼近误差,提高了规划的准确性。该方法能够有效提升码垛机器人运动轨迹圆滑度,保证码垛机器人能够按照预定轨迹路径进行运动,有效实现了机器人笛卡尔空间轨迹规划。     

六自由度运动平台并联机器人运动学分析

六度自由的并联机器人运动学是根据一定的系统结构参数和结构完成的,根据并联机器人的机构构成原理,以及系统的物理模型和数学模型,运用相应的运算分析方法,可以比较详细的论述运动学的分析以及计算方式没同时获取不同的姿态变幻规律。文章主要分析六自由度运动平台的并联机器人运动学,就其系统组成以及运算方法进行详细的分析。     

基于驱动轮同步转向机构的全向移动机器人

针对现有轮式全向移动机器人在工程实际应用中存在的同步转向能力差的问题,基于全向移动的轮式机构,设计了一种全向轮同步转向机构,以实现一个步进电机控制4个驱动轮同步转向。分析该转向机构的工作机理,并将该转向机构应用于全向移动机器人,在此基础上研制出一款主要应用于食品厂材料搬运工作的产品样机。通过对机器人进行运动学分析,得到了输入转速与机器人运动速度之间的关系,验证了该机器人的全向移动功能,降低了轮式全向移动机器人控制难度。研究实现了机器人高速度、高精度、高稳定性全向移动。     

食品检测咀嚼机器人工作空间研究

为了提高食品检测效率,改善食品检测精度,增加食品检测的客观性,文章介绍了一种基于6-UPS机构的咀嚼机器人,介绍了咀嚼机器人的结构原理,求解了机构的运动学逆解,分析了机构的工作空间影响因素,利用MATLAB编程求得机构在定姿态下的工作空间。空间轮廓图表明,该机构在定姿态下能到达人类全部真实咀嚼空间,机构设计可靠,能够模拟人类咀嚼行为对食品进行检测。     

Delta分拣机器人工作空间及灵巧度分析

针对三自由度的Delta分拣机器人通过简化其机构采用矢量法建立了单支链运动约束方程,进而推导出正向运动学和逆向运动学的数学模型。结合具体算例基于运动学正向模型给出了其可达工作空间的工作范围。采用微分法构建了关节速度和操作速度间的雅克比矩阵,基于该矩阵的代数特征确定了以条件数为灵巧度性能指标。通过选取工作空间内的设计工作区域,采用MATLAB软件求解,给出了机器人位于设计工作区域上、中、下三个截面内的条件数分布情况。结果表明算例机器人在指定设计工作区域内无奇异位形出现且具有优良的运动学性能,为现场应用中合理地确定设计工作区域提供了理论参考。     

六足机器人特技动作运动分析

针对六足机器人在不平整路面上机身容易发生倾斜的问题,以一种仿蜘蛛身体结构的六足机器人为研究对象,分析六足机器人特技动作。通过对障碍物在机身正上方、正下方、左下方、右下方4种情况的分析,建立六足机器人机身升降、左右倾斜两种运动状态下腿部关节角度的运动学模型,研究腿部结构在不平整路面上的动作。运动学分析表明,调节腿部关节角度能够使六足机器人机身在不平整路面上保持水平。