一种仿人直立行走机器人的结构设计研究

为了满足人形机器人负载能力强、功耗低、精度高的要求,设计了一种新型机械结构的直立行走式仿人机器人。该结构主要包括并联平行四杆型腿部肢干机构、行星轮型偏心机构和不完全齿式转体机构。采用直流电动机为驱动元件,提升负载能力,并利用限位开关和复位开关作为步态坐标反馈和步距控制。对原理样机调试,结果表明该仿人机器人结构设计合理,运行良好,步态平稳,精度较高。     

AD693在四足机器人力信号调理中的应用

为了实时检测JQRI00型四足机器人行走过程中腿部受力状况,利用半导体应变片感知机器人腿部液压缸的受力,设计了以AD693为核心的调理电路,对电路的设计要点进行了详细的分析介绍。并通过在四足机器人原理样机上试验,对该调理电路的输出信号进行了数据采集实验验证,得到了四足机器人腿部受力与输出电流之间的关系。试验结果表明,根据该调理电路输出电流的大小,能够准确的判断四足机器人腿部运动状况,为机器人在不可预知的路面行走提供了参考依据,从而提高了机器人在有沟壑、障碍物等复杂地形行走的能力。     

通风管道清洗机器人的控制系统设计

在中央空调管道清洗机器人的机械结构设计基础上,研究了基于STM32芯片的通风管道清洗机器人开放式控制系统,完成了清洗机器人的控制策略和控制系统软/硬件结构设计。相较其他通风管道清洗机器人,此方案配备了洒水器,改进了清洗装置,利用WIFI无线通信控制,采用了履带式结构。经性能测试,该机器人结构简单,清洗能力突出,续航时间长,控制灵活,系统工作稳定。     

高压输电线路巡检机器人机构设计及运动学分析

由于跨越式高压输电线路巡检机器人越障效率较低且存在安全隐患等问题,文中提出了一种新型的穿越越障巡检机器人的机构设计。通过综合考虑机器人越障运动特点和机器人运行的地线线路环境,该结构设计采用双臂同侧对称悬挂的轮臂复合式机械结构,主要由行走机构、机械臂、压紧机构、锁臂结构和展臂机构组成。文中详细介绍了该机器人的各机构特点,并基于D-H法建立了机器人机构的运动学模型,采用该模型对文中提出的机构设计进行了计算分析,证明了该机构设计的合理性。通过模拟线路试验和现场示范应用说明,文中提出的机构构型具有自由度少、结构简单的特点,有效降低了越障难度,提高了机器人的越障效率和安全性,实现了机器人对高压输电线路的全自主长距离巡检。     

架空输电线路除冰机器人的结构设计

利用机械除冰方法代替人工除冰具有较好的实用意义。应用模块化结构设计及仿生学原理设计了除冰机器人。机器人采用轮式行走装置、双手臂结构,除冰装置采用双旋转刀具组合碾压轮气动伸缩式除冰方式。采用的平衡装置提高了越障时姿态稳定性,加上设计的夹紧保险装置,确保了机器人运动时整个机构的运动平衡。该机器人能够实现对导线一般覆冰情况下的除冰和越障需求,并且可以通过更换机器人的结构模块,可以将除冰机器人转变为巡线机器人达到一机两用的目的,同时通过更改结构模块实现多分裂导线的除冰功能。     

弧焊机器人虚拟样机研究

链轮主轴是自动扶梯的得要传动元件，为保证传动质量和可靠性，采用最大负荷为5kg的6自由度弧焊机器人对轮毂与主轴进行焊接，本利用机械系统动力学分析软件ADAMS对该机器人建立仿真模型，采用实际的几何参数，物理特性以及约束条件建立相应的虚拟样机，对其中关键部件作了动力学分析，并按照具体工艺要求，选择主要构件结构参数作为设计变量，对该样机进行了优化设计研究，为机器人产品设计和改进提供了参考。     

壁面爬行机器人行走控制系统的研究

壁面爬行机器人行走系统是由全方位轮移动机构和其控制系统构成。本文结合该机器人原理样机的研制工作全面介绍了系统的结构特点,控制系统的构成以及应用功率场效应管实现的功放驱动电路。文中还给出了相应的实验结果。     

基于树莓派的预防性轻型除冰机器人行走控制系统设计

针对现有除冰机器人结构复杂、重量大、采用事后式除冰方式以及未能根据线路状况对行走除冰控制策略进行协调的缺陷,设计了一种基于树莓派的预防性轻型除冰机器人行走控制系统。该系统首先通过温湿度模块检测作业环境、自主决策行走除冰动作;然后通过倾角模块检测线路仰俯角、图像采集模块捕捉覆冰状况,之后树莓派综合考虑线路阻力和覆冰除冰的约束实现行走除冰的协调控制;结合超声波模块对往复行走折返点进行判定,实现不间断的往复式预防性除冰。整个装置采用单电机驱动,降低装置重量、简化机构实现轻型设计。最后对样机行走控制系统进行试验分析并作出总结。     

装备机械臂的智能轮椅研究

针对老年人及残障人士的辅助和康复需要,设计并开发了一种装备机械臂的助老助残服务机器人智能轮椅样机,介绍了样机的功能及关键技术。实验结果表明,该样机能在移动性和操作性两方面有效辅助用户完成移动和操作任务。     

基于Backstepping算法的自适应控制器设计

近年来,逐步后推法(Backstepping)成为自适应领域最热门的研究方向之一,尤其是在对相关的传统线性和非线性处理方面更具优势。Backstepping算法在改善过度品质方面拥有较大的潜力,广泛应用在航空航天、电机、船舶、机器人、液压等许多方面。本文研究Backstepping算法在履带控制中的应用及优化,以履带行走装置作为研究对象,设计履带移动平台的行走路径控制率;利用Recurdyn仿真软件对履带行走装置进行虚拟样机建模,应用Backstepping算法进行测试并验证。仿真结果显示,本文所建模型具有合适的控制律,能够使履带行走装置快速且平稳的进入预期的轨迹。     

无铁心直流永磁盘式电机虚拟样机设计

以无铁心直流永磁盘式电机为例，介绍了虚拟样机设计的方法和步骤，并在此基础上采用一种变参数变结构的虚拟设计方法，完成了该电机虚拟样机的设计。     

小型仿人双足机器人步态规划与仿真分析

针对双足机器人动力学系统复杂、运动学分析较为困难的问题,结合人类行走特点,文章建立了双足机器人下肢结构运动模型。为了使机器人行走更自然,增强机器人行走的稳定性,对双足机器人进行了步态规划,并且利用三次样条插值方法通过MATLAB仿真得到机器人各关节的平滑运动轨迹[1-2],验证了步态规划的可行性。     

高压架空输电线路自动巡线机器人的研制

介绍了自行研制的110kV高压架空输电线路巡线机器人。该机器人机械结构设计合理、巧妙;控制系统采用两级分布式计算机控制结构,规划级用于机器人管理和路径规划,直接控制级用于机器人的姿态和运动控制。实验线路上的运行表明,较好地解决了自主越障问题,可以完成规定的巡检任务,具有非常广泛的应用前景。     

虚拟仿真技术在工业机器人电机装配中的应用研究

电机是一种结构复杂，零件数量多，装配工艺要求高的机械装置，电机的装配工艺精度直接影响电机的运用效果。本文设计了一种基于虚拟仿真技术的工业机器人电机装配系统，该系统以工业机器人为核心，采用虚拟仿真技术对工业机器人进行操作，对电机进行装配。将工业机器人引入到电机装配作业后，能够轻松完成复杂的装配任务，并且提高装配精度，有效降低人力资源成本。经过运用实例验证，本文所研究的基于虚拟仿真技术的工业机器人电机装配系统，对电机装配质量的提升具有十分积极的作用，大幅度提高了电机的制造合格率，保证了电机的运用效果，适宜进行大规模推广应用。     

检查输电线路用的机器人

为了代替过去人工带电检查输电线路导、地线的损伤或缺陷、提高工作效率,日本最近研制成功一种能沿线路自动行走并能越过防震锤和杆塔等障碍的轻便机器人。通过现场的机械功能和控制功能试验,取得了令人满意的效果。 该机器人的机械部分,由推进装置、弧形导轨、导轨操纵装置、检测装置组成,它越过线路障碍的能力,是通过一种起导轨作用的弧形臂来实现的。当机器人进行中遇到杆塔时,它能张开弧形臂并使其一端悬挂在杆塔另一侧的导、地线上,然后,机器人沿弧形臂绕过杆塔,一旦机器人越过杆塔并扣接在导、地线上,该弧形臂便自动松开和折叠起来,直到再需用时为止。     

下肢步行康复训练机器人的人-机耦合力检测

针对患者主动参与的步行康复训练,利用牛顿-欧拉法建立了患者与外骨骼机械腿的动力学模型,推导出提取患者下肢主动力的简化模型.在此基础上,设计了用于测量人-机耦合力的装置,并在实验样机上进行了加载3组不同质量产生的惯性作用耦合力的在线测量实验和一个步态周期内加载了3组患者模拟主动作用力的测量实验,获得了最大标准差为0.208 N实验结果数据.实验数据表明,该装置能满足用于在线测量人-机耦合力的测量精度要求,以及康复训练中基于动力学模型的患者主动作用力测量的可行性,该测量方法和装置为实现下肢步行康复训练机器人的患者主动参与康复运动的外骨骼机械腿的主动控制建立了基础.     

管外机器人研究现状及其最新进展

用于管道、缆索、电缆、电线杆等作业的管外机器人正逐渐受到学术界和工业界的重视。综述介绍了国内外管外机器人的研究成果和最新进展,详细阐述了几种典型的管外机器人的基本结构、工作原理、特点和应用场合,提出并设计了一种新型的螺旋轮驱动管外行走机器人,介绍了其结构组成及工作原理,最后对管外机器人按行走原理进行了分类,为研发新型的管外机器人奠定了基础。     

GIS管道检测机器人本体结构参数设计及运动分析

根据GIS设备故障检测需求及内部结构特征,在分析了移动车体在GIS内部行走特点后,对GIS管道检测机器人本体结构参数进行了设计。根据GIS管道内部结构尺寸及机器人内部电子器件大小确定了车体整体尺寸参数;根据GIS管道形状,对机器人的爬坡角度进行了设计;结合机器人的爬坡能力与行走路面环境,确定了检测机器人车轮尺寸参数。在确定移动车体结构参数后,运用Adams动力学仿真软件对车体在波纹管中的运动状态进行了分析。最后对GIS管道检测机器人试验样机运动性能进行了测试。     

人体步态数据测量系统的设计与实现

下肢外骨骼机器人和下肢康复机器人是当前的研究热点,人体运动的步态数据对其完成步态识别与控制有重要意义.为了获取人体行走过程中的步态信息,本文设计并实现了一套测量足底压力与关节角度数据的数据采集系统.该系统包含微处理器、足底压力传感器、角度传感器、信号调理模块以及数据存储模块,能实现步态数据的自动解算、采集和存储.利用该系统成功采集了不同实验对象在不同速率下足底压力数据和关节的角度数据,结果显示出一定的步态特性,为进一步的步态分析与识别提供参考.     

航天电磁继电器机械虚拟样机系统的开发

讨论了虚拟样机技术在继电器设计开发过程中的重要意义及开发电磁继电器机械虚拟样机系统的必要性;采用基于多体动力学原理的软件包ADAMS和有限元分析软件ANSYS参数化建立了继电器的机械系统模型;采用电磁场有限元计算软件FLUX计算其电磁吸力,作为机械系统运动激励的数据来源,用Fortran编制dll文件实现了驱动力的加载;采用C Builder编制了用户界面并实现了各软件之间的调用及参数的传递。该仿真系统应用于某型号继电器机械系统的优化过程,通过试验测试了继电器的电流动态特性,证明了仿真模型的正确性,并通过修改建模参数提高了继电器机械系统的性能。