面向五自由度机器人的新型控制算法研究

在传统机器人运动学分析方法的基础上,对机器人运动学方程进行了简化。根据简化后的运动学方程构造了一种新的运动学分析算法。以该算法为核心,设计了一种软件化的五自由度步进电机机器人控制器。该控制器能够依据输入的空间坐标信息按照新设计的算法计算各关节变量,根据驱动电机特性通过并口发送控制脉冲控制机器人运动。计算实例验证了所设计的算法和五自由度机器人控制器的可行性。     

气控滑翔式水下机器人及其控制系统的分析

针对现有民用水下机器人产品少且价格昂贵的现状,提出并设计一种气控滑翔式水下机器人。该机器人以压缩空气作为动力源,结构简单、造价低廉。本研究对机器人的结构及工作过程进行了介绍,并推导了该机器人姿态调整闭环控制系统的传递函数,使用MABLAT进行了仿真分析,得到的结论验证了此闭环系统的可行性,并对此系统设计提供理论基础。     

一种内螺旋管道机器人

提出了一种内螺旋管道机器人(简称内螺旋机器人）。设计了该机器人的结构,建立了机器人的动力学方程,数值计算了机器人在管道内运行时管道内壁所受的压力、机器人的轴向推进力和液体对机器人的周向阻力矩。结果表明,当驱动为外磁场驱动时,内螺旋机器人轴向推进力和周向阻力矩都会增大,但对管道壁的损伤也会增大。以机器人轴向推进力和能效指标为优化目标,采用正交优化方法得到一组最优的内螺旋槽几何参数。根据内螺旋机器人的工作原理,设计制造了内螺旋驱动样机,该样机在充满201甲基硅油管道中的运行实验证明了内螺旋机器人的可行性。提出的内螺旋机器人表面光滑,能悬浮运行,对管壁的损伤小,可用于人体内腔的微细管道中。     

一种三自由度仿生咀嚼机器人的建模与分析

为了解决老年人等咀嚼障碍人群的咀嚼困难问题,提出一种三自由度仿生咀嚼机器人.根据人类咀嚼特点与咀嚼方式,将咀嚼运动简化为切碎与研磨两种运动方式,设计出三自由度咀嚼机器人,并对咀嚼机器人进行运动学计算与仿真分析,验证了设计的合理性与可行性.     

小型机器人结构设计

根据比赛机器人功能要求 ,设计了一种真空吸附式机械手的手动控制机器人。论文详细介绍了该机器人的结构特点与吸附力计算。比赛结果表明 :所设计的手动机器人具有结构稳定、装载容量大、吸附工件可靠等特点     

基于单开链和方位特征集的5-DOF串并联构型综合

根据单开链和方位特征集设计了一种5自由度串并联机器人,并对5自由度串并联机器人构型综合和自由度进行计算分析,验证了所提出的机构符合设计要求.再进一步探讨了5自由度串并联机器人的运动学,对并联机构的位置逆解和动平台速度进行分析.运用Adams软件对设计的5自由度串并联机器人进行仿真分析,并验证机构的可行性.结果表明,该机...     

丝杠驱动轻质型码垛机器人运动仿真与分析

针对棉纺车间前纺工序棉筒搬运与更换作业问题,本文提出了一种基于电伺服丝杠驱动的轻质型搬运机器人设计方案;根据棉纺车间棉桶更换作业工艺要求,运用Solid Works软件建立了轻质型机器人与AGV组成的实体模型。在对4轴机器人驱动系统分析与计算的基础上,对各轴电机与减速机进行选型设计。利用ADAMS仿真工具,将机器人模型在ADAMS中按照实际作业工艺要求进行仿真模拟,验证了机器人与AGV构成的组合机器人设计方案可行性。为该类型机器人后续设计和研究提供了理论依据。     

冗余驱动全R副四面体移动机器人

提出一种由全转动副(R副)构成的冗余驱动四面体移动机器人。该机器人主体由六条RRR支链以及四个顶点构件构成,安装有六台舵机,为一种整体呈现正四面体外形的四自由度冗余驱动机器人。应用螺旋理论对四面体机器人进行自由度分析。根据自由度分析规划了机器人的翻滚步态,以该步态机器人可以实现连续运动且正三角形运动轨迹可以覆盖任意目标点。建立机器人的运动模型进行运动学分析,得到了实现翻滚步态的临界条件。建立仿真模型对翻滚步态及其临界条件进行了验证。制作一台样机,验证了该四面体机器人方案设计以及运动规划的可行性,实现了预期的运动效果。结果表明,全转动副设计可提高四面体机器人实用性,且少自由度冗余驱动设计可增加机器人系统可靠性。     

一种平面二自由度并联机器人的设计空间及其灵巧性分析

提出一种新型平面二自由度并联机器人机构,其运动平台具有较小的惯量,且其输出为平面内的平动。以不同于传统的分析方法,综合考虑机器人驱动滑块的行程与机器人机构的几何尺寸,对它们量纲一化,得到了该机器人的设计空间。在设计空间内计算灵巧性性能指标值,并绘制了该机器人的灵巧性性能图谱。灵巧性性能图谱反映了该机器人灵巧性性能指标与机器人运动学参数之间的一一对应关系。该灵巧性性能图谱对于该新型机器人机构的设计是极为有用的,这里提出的新方法也为以移动副为驱动的并联机器人的机构设计提供了一种简单、全面而有效的新途径。     

高压输电线路自动巡线机器人机构设计及在约束条件下的逆运动学分析

设计了一种全新的输电线路自动巡线机器人的机械结构,介绍了该结构的各个组成部分。通过对巡线机器人系统的力学分析,得到了机器人运动的约束条件,在此约束条件下,采用一种可用于实时控制的循环坐标下降法(cyclic-coordinatedescent,CCD)对机器人的逆运动学进行了分析。仿真实验表明,这种迭代算法对于有运动约束系统的逆运动学分析具有较强的适用性,而且具有非常好的收敛性,特别适合于在线计算,便于巡线机器人的实时运动控制,同时验证了机构设计的可行性。     

基于慧鱼模型对焊接机器人无碰撞轨迹规划的研究

根据焊接机器人加工过程中所要完成的轨迹及避障任务,进行了机器人沿一定轨迹运动的无碰撞轨迹规划。首先通过同心圆柱面配合切面投影方法来细化机器人工作空间,寻优无碰撞加工路径。再基于慧鱼(fishertechnik)创意组合模型组装了三个自由度的焊接机器人来验证其加工轨迹。最后借助仿真软件获得优化的机器人三维空间加工路径。     

基于BP神经网络的机器人逆运动学新算法

以瑞典ABB公司生产的IRB140型小型工业机器人为例,对空间六自由度多关节机器人进行了运动学分析,建立了该类型机器人的运动学模型,并提出了一种基于BP神经网络改进算法的机器人逆运动学的求解方法。对IRB140型机器人的仿真研究表明,用此改进的BP神经网络算法反解机器人运动学不仅求解过程简单,学习收敛速度快,还可以避免传统反解方法中的许多棘手问题。     

基于模具表面抛光机器人系统的运动控制研究

介绍了自行研制的模具表面抛光机器人系统的构成和工作原理,建立了面向自由曲面抛光精加工的机器人模型,应用新的算法,快速且准确地求出运动学逆解。在不限制机器人运动范围的基础上,运用数值比较法解决机器人关节变量多解所导致的关节值突变问题。通过实验证实了该算法的正确性和有效性,为系统控制速度能力的提高和运动轨迹的优化提供了理论依据。     

四足机器人腿部运动空间和足端运动轨迹研究

机器人的单腿的运动空间及足端点运动轨迹决定了所设计的机器人的应用范围。为了研究四足步行机器人摆动腿在一定参数条件下的运动空间大小及足端的运动轨迹,通过对机器人摆动腿正运动学方程,足端点轨迹在y、z轴上对时间的函数进行计算,并将计算结果运用MATLAB软件进行仿真,不仅直观地观测到机器人的运动情况,还得到所需的数据,且以图形的形式显示出来,达到了预期目的。     

一种具有三维空间自重构能力的新型模块可避障运动仿真研究

提出一种具有三维空间重构能力的新型模块化自重构机器人,根据不确定目标构型的机器人重构运动规划策略,对机器人模块及其周围环境进行描述;采用三维相对方位描述方法,建立了机器人可避障运动规则库,并结合VC＋＋与Open GL技术开发了基于可避障运动规则库的机器人仿真运动平台,验证了该方法的高效性。     

中央空调管道清扫机器人的设计

针对目前国内中央空调特点，设计了一种专门用于中央空调管道清扫的机器人。该机器人有移动小车和毛刷机构组成，采用PLC控制，从结构和软件上均保证了其工作的安全性和可靠性。     

两足步行机器人并联腿机构的步态规划及仿真

应用虚拟样机技术,建立了两足步行机器人并联腿机构的仿真模型,并在仿真环境下对步行机器人的行走姿态进行了规划和仿真试验,为确定步行机器人腿机构的结构参数和参数优化提供了实验平台,为研究和开发新型两足步行机器人及其控制奠定了理论基础。     

Quadric segmentation and fitting of data captured by a laser profile scanner mounted on an industrial robot

Applications like geometric reverse engineering, robot vision and automatic inspection require sets of points to be measured from the surfaces of objects and then processed by segmentation and fitting algorithms to establish shape parameters of interest. In industrial applications where speed, reliability and automatic operation is of interest a measuring system based on a laser profile scanner mounted on an industrial robot can be of interest. In earlier publications we have presented such a system and also a segmentation algorithm for planar surfaces using 2D profile data in combination with robot poses. Due to the data reduction offered by this approach the segmentation algorithm computes faster than algorithms based on 3D point sets alone. Encouraged by the results we have now developed a segmentation algorithm for two different quadric surfaces also based on 2D profiles in combination with robot poses. This paper presents the new algorithm together with test results and also an interesting observation that points to future work.     

机器人行走运动控制系统

机器人行走运动控制系统主要的工作是带动机器人运动,为了实现这一功能,我们采用了直流电机做驱动,这主要是考虑到它的调速、起动、制动及控制等方面的优点。对机器人行走运动的总控制由单片机89C52完成,其中包括了测速、控速和驱动三大部分。对直流电机的测速,则使用了转速发送脉冲器根据电机的不同转速产生相对应的脉冲,并选用M法进行测速。针对机器人通常是轻载的特点,主要采用的是混合调制控制。在驱动控制方面,为了保证对电机控制的准确和稳定,同时减小功耗,采用了大功率MOS管作为驱动。     

管道机器人自带线缆机构设计与分析

有缆管道机器人工作距离较近,且容易在破损的管道中出现卡死的情况,在分析了这些缺点的基础上,提出了自带线缆管道机器人的整体机构设计和绕线器的机构设计,并对其行进距离进行了分析。为了使计算结果更加明显,选择的自带线缆机构所携带的线缆的长度为25米,通过计算自带线缆机器人和普通管道机器人的极限行进距离,得到前者比后者多行进10～12米的结果。结果显示,当机器人安装该机构时,其行进距离会大大的增加。