仿生机器人的研究

对国内外仿生机器人的研究和开发做了全面的综合概括和总结,从运动机理的建模、感知信息的处 理、控制计算的优化、能量代谢的效率和仿生材料的合成,分析了仿生机器人的关键技术问题,阐述了未来仿生机器 人的发展趋势与方向.􀁱 􀁽     

基于RPO/E的虚拟装配、运动仿真与装配动画

通过零件三维模型的生成和对零件虚拟装配和运动仿真的分析,可大大减少设计周期;通过装配动画的设计和制作,可提高装配工艺编制效率,并指导工人装配,从而提高产品制造质量。以齿轮泵为例介绍了RPO/E软件中的虚拟装配、运动仿真和装配动画的操作思路和具体方法。     

仿生介入机器人的运动性能

针对弯曲多变的生物管腔,基于腹足动物运动机理,提出一种新型仿生介入机器人．通过理论建模及实验手段,分析管腔内壁表面特性、控制磁流变液固化的磁场强度、管腔蠕动、动压润滑膜减阻效果、直线电机运动方向变化频率对机器人运动性能的影响．结果表明：动压润滑膜能有效减小运动过程中的阻力;管壁内表面特性、控制磁流变液固化的磁场强度是影响机体与管道壁啮合效果的重要因素;直线电机运动方向的变化频率将影响机器人的运动性能;机器人能一定程度顺应管腔的自主或受迫小幅波动;当波动幅度较大时,机器人运动效率将大大降低.     

灵长类仿生机器人悬臂运动仿生控制综述

灵长类仿生机器人是通过智能机械手段模仿灵长类运动的一类机器人,针对其悬臂运动仿生的控制研究是该领域的热点.综述了目前灵长类仿生机器人悬臂运动仿生控制的研究方法,给出了悬臂运动仿生控制的一般方法与基于"动态伺服"理论的悬臂运动仿生控制策略,提出了悬臂运动仿生控制中亟待解决的若干问题,并对今后灵长类仿生机器人悬臂运动仿生控...     

腿型仿生跳跃机器人运动机理的研究

介绍了腿型仿生跳跃机器人研究的意义,对国内外近三十年来的研究进行了文献综述。主要围绕腿型跳跃机器人运动学和动力学仿生基理,讨论了跑跳动物运动仿生研究的几个主要问题和跳跃机器人的两种研究方法。     

仿生机器人制作之三——轮式机器人

轮式机器人比较容易制作、成本相对比较低，非常适合条件有限的初级爱好者制作。     

爪刺式飞行爬壁机器人的仿生机理与系统设计

在深入分析自然界生物在含粉尘非结构化表面上着陆栖息和爬行仿生原理的基础上,建立了爪刺式飞行爬壁机器人的爬行动力学模型和接触―碰撞动力学模型,研究了爬壁系统的爬行动力学和机器人整机的接触―碰撞动力学行为.利用柔性碳纤维杆和柔性绳组合机构以及爪刺机构,实现爪刺对壁面的自适应抓附与脱离.完成了具有飞行和壁面爬行能力的爪刺式飞行爬壁机器人的优化设计,并开展了整机着陆栖息和爬行的实验.通过与计算结果的比较,验证了动力学模型的正确性和仿生设计的可行性.研究得到了理想爬行步态所需要的舵机驱动力曲线,且发现当尼龙绳预紧力为0.75 N时,对爬行过程中的抖振现象的减缓效果最佳.同时,还深入分析了着陆初速度、能量转换以及舵机升力对着陆栖息的影响,结果表明当着陆碰撞前速度约为0.9 m/s、俯仰角约为?10?时,机器人能正常着陆在粗糙壁面上,并且碳纤维杆的能量转换与升力的共同配合能扩大成功着陆所需的初始状态范围.     

一种新的机器人仿生嗅觉系统设计

机器人嗅觉具有广泛的应用领域,如完成检测毒气、搜寻爆炸物、检测泄漏等工作.根据仿生学原理,设计了一种新的机器人仿生嗅觉系统,具有类似人的鼻腔结构,能够同时检测CO、SO2、H2S、O2及一种可挥发性有机化合物气体,可方便的根据目标气体更换相应气体传感器.结构紧凑,具有简便的机械接口和通讯接口,即可作为便携式嗅觉装置使用,又可作为机器人标准化组件组装到各种类型的机器人上,以帮助其完成与嗅觉有关的工作.     

面向虚拟装配的AVI视频动画制作算法研究及应用

介绍了在虚拟环境下通过动画记录工具将产品零部件的装配顺序和装配路径等工艺结果形成装配过程动画的方法,以此建立可视化的装配工艺文档。给出了动画记录工具的具体算法及实现,可以将装配过程记录成AVI文件。并以自主开发的虚拟装配系统VAPP为例,对算法进行了验证。     

仿生扑翼飞行机器人研究中若干问题的思考

在成功研制仿生扑翼飞行机器人样机的基础上，提出仿生扑翼飞行机器人研究中值得思考的若干问题。有关低雷诺数问题,提出以动量定理为基础分析昆虫翅膀产生高飞行升力方法具有合理性的观点；有关非定常微分方程问题，提出非定常微分方程并非解决一切问题之关键的观点；有关翅变形问题，提出采用柔性翅的模型翅膀进行研究的观点。     

机器人柔性装配单元仿真建模的研究

机器人柔性装配单元是柔性装配系统的重要组成单元，如何协调和控制单元内的各种物流过程一直是单元设计的难点，本文通过分析ＲＦＡＣ的特点，对影响单元运行的物流过程及其相互作用的逻辑关系进行了研究，建立了ＲＦＡＣ的物流仿真模型，并对ＲＦＡＣ的物流评价方法进行了探讨。     

基于Dempster-Shafer的飞行机器人多目标视觉定位方法

在受到遮挡物影响的室内环境中,飞行机器人接收数据中常伴有不确定性因素,为了解决复杂室内环境下高精准定位问题,提出了基于Dempster-Shafer的飞行机器人多目标视觉定位方法。根据飞行机器人控制原理,分析飞行位置与期望位置存在偏差,通过提取颜色特征和边缘特征建立多目标模型。设计地面标记,采用迭代算法对标记地面目标进行局部最大化概率计算,以此适应多目标形变,通过Dempster-Shafer证据推理方法获取目标精准位置,由此完成多目标视觉定位。在实验场地支持下,将传统方法与Dempster-Shafer证据推理方法进行对比分析,由结果可知,Dempster-Shafer证据推理方法定位精准度最高可达到96%,对提高室内定位精准度具有一定价值。     

输入约束下多旋翼飞行机器人的大范围镇定控制

多旋翼飞行机器人具有良好的飞行稳定性,受到了越来越多的关注.而在某些特殊应用中,如:从较大飞行器上实施空投、瞬态失稳恢复等,往往需要多旋翼飞行机器人从一个高度不稳定的非零初始状态安全、快速地切换到稳定飞行模态,这就是所谓的大范围镇定控制问题.解决该问题面临的主要困难是如何在调节过程中避免飞行机器人进入到输入饱和区,从而引起周期旋转运动,导致系统完全失控.本文针对该问题,以四旋翼飞行机器人为例,详细分析了控制输入约束形式,并对6自由度模型进行了适当简化,构建了二维平面下考虑控制输入约束的非线性动力学模型;在此基础上,基于控制Lyapunov函数概念,提出了一种改进的广义逐点最小范数控制策略,构建了输入约束下的四旋翼飞行机器人大范围镇定控制器.该方法具有明确的解析控制结构,所设计的控制器满足四旋翼飞行机器人的全部控制输入约束.仿真结果表明,对比常规的线性化控制策略,该方法能在考虑控制约束的前提下避免控制器失效,实现四旋翼飞行机器人的大范围渐进稳定.     

自由飞行空间机器人地面实验平台网络系统

为了实现自由飞行空间机器人地面实验平台系统中各工作站之间的实时通讯 ,模拟自由飞行空间机器人操作目标卫星的过程 ,开发了基于TCP/IP协议的网络实时监控系统。该系统能满足应用程序在多机、跨平台之间实时的数据传送与接收的要求 ,应用接口简单并具有网络故障自动检测及恢复等功能     

OCPA仿生自主学习系统及在机器人姿态平衡控制上的应用

针对本质上非线性、强耦合的两轮自平衡机器人复杂动态系统,构造操作条件反射概率自动机(OCPA)仿生自主学习系统。OCPA仿生自主学习系统是一个基于Skinner操作条件反射的概率自动机,主要特征在于模拟生物的操作条件反射机制,具有仿生的自组织功能,包括自学习和自适应功能,可用于描述、模拟、设计各种自组织系统。从理论上分析OCPA学习系统的操作条件反射学习机制的收敛性。应用于两轮机器人姿态平衡控制的仿真和实验结果均表明,设计的OCPA仿生自主学习系统不需要系统的模型,通过模拟生物的操作条件反射机制,自组织地渐进形成、发展和完善其姿态平衡控制技能。     

仿生六足步行机器人步态轨迹的研究与仿真

针对仿生六足步行机器人关节较多,其步态轨迹规划和关节控制量计算都较为复杂的现状,采用Solidworks软件与MSC.ADAMS软件相结合的方式对六足仿生步行机器人的样机模型进行了运动学仿真与分析.通过仿真,验证了所设计的三角步态的适用性和所选择的三次样条曲线作为机器人足端点轨迹曲线方案的可行性.详细阐述了六足仿生步行机器人轨迹仿真的原理、方法及过程,找到了一种在ADAMS环境下求解机器人逆解的方法,简化了理论计算,提高了设计效率.     

基于双目视觉导航的仿生机器人鲁棒控制算法

仿生机器人在定姿过程中受到空间扰动因素的影响容易产生控制误差,需要对机器人进行精确标定,提高仿生机器人的定位控制精度,因此提出一种基于双目视觉导航的仿生机器人鲁棒控制算法。利用光学CCD双目视觉动态跟踪系统进行仿生机器人的末端位姿参量测量,建立被控对象的运动学模型;以机器人的转动关节的6自由度参量为控制约束参量,建立机器人的分层子维空间运动规划模型;采用双目视觉跟踪方法实现仿生机器人的位姿自适应修正,实现鲁棒性控制。仿真结果表明,采用该方法进行仿生机器人控制的姿态定位时对机器人末端位姿参量的拟合误差较低,动态跟踪性能较好。     

简论计算机动画发展现状

动画就是使图形“活”起来的过程,是展现一个活灵活现的画面。计算机动画是计算机图形学和艺术相结合的产物,是用计算机生成连续的具有真实感的画面。     

仿生机器鱼艏向摆动动力学仿真及分析

由尾鳍拍动产生侧向力导致的机器鱼的艏摇能够影响航行器的推进效率。该文首次运用Adamas软件埘北京航空航天大学机器人研究所“SPC—Ⅱ”仿生机器鱼进行了尾鳍受力分析和动力学仿真。从鱼体和尾鳍推进机构质阜比、拍动频率以及对尾鳍攻角的影响三个方面对仿真结果进行了分析,得出以下结论：随着鱼体和尾鳍推进机构质量比的增大以及频率的增大。艏摇不断减小;鱼体和尾鳍推进机构质量比小于78,没有出现共振现象;艏摇的存在会明显的衰减尾柄主臂和尾鳍攻角的角位移。     

一类微小型碟式飞行器低速气动特性的数值分析

微小型飞行器是一种新型航空器,围绕与微小型飞行器相关的低雷诺数空气动力学问题是目前的研究热点。该文以一类微小型碟式飞行器为研究对象,对碟式飞行器在低速情况下,一定飞行攻角范围内的低雷诺数气动力特性进行了数值模拟,湍流模型为低雷诺数k-ε双层模型,计算出来的升力系数、阻力系数和力矩系数,与风洞吹风实验数据比较,误差在10%~15%之间,表明该文的数值方法是成功的。通过数值分析,得到碟式飞行器在低雷诺数下的一些基本气动性能,对研制微小型飞行器有一定的借鉴作用。