轮腿混合式四足机器人设计及运动学分析

针对轮式机器人地形适应能力差与腿式机器人移动速度受限的问题,设计了一个既能爬行又能滚动行驶的轮腿混合式的四足机器人,采用钢丝绳驱动方式来实现机器人脚轮的工作状态转换。在对机器人进行整体设计和腿部机构详细设计的基础上,运用D-H法建立站立腿的运动学方程,并通过几何法验证了运动学方程的正确性。借助MATLAB软件,编程程序绘制了摆动腿的运动空间,并分析了机器人的越障能力。     

带伸缩腿球形移动机器人的设计与研究

文章针对传统球形移动机器人越障能力较弱的问题,设计了一种带伸缩腿并能原地转向的球形移动机器人,该球形移动机器人采用重心偏移和角动量守恒原理来实现直线运动和转向运动。通过对球形移动机器人的机械结构方案进行分析,计算出球形机器人在两种模式下的越障高度,并推导出越过一定高度障碍物所需的驱动力矩。将设计的球形机器人与传统球形机器人进行越障性能对比分析,分析结果表明：所设计的球形机器人具有更好的越障性能。     

差速转向复合式探测机器人运动学分析

为便于探测机器人的导航和跟踪控制,提出了差速转向的复合式移动机器人运动学模型的构建及求解方法。通过对差速转向复合式移动系统结构及运动特性进行分析,推导了探测机器人车体速度与后轮及承重轮速度之间的关系矩阵,提出采用Householder变换求解车体运动的方法,为探测机器人越障过程中位置和方位的估计提供了较准确的求解模型。最后对差速转向复合式机器人的行进过程进行仿真试验,验证了运动学模型的正确性及机器人的运动特性。     

新型多功能越障机器人设计与功能仿真

设计了一种具有平面内3自由度全方位移动,并且能够被动自适应越过轮子直径1.5倍垂直高度障碍的机器人。该机器人采用六个独立驱动轮控制。车身上采用四个Mecanum驱动轮矩形布置,使越障机器人具有平面内的全方位移动功能。前、后轮采用全向轮,使其能够在原地转弯和横向移动时候与地面保持滚动状态,减少轮子滑动摩擦。运用MATLAB软件对其前轮子中心坐标编程,找出其运动轨迹,并优化越障四连杆设计尺寸大小。最后对整个机器人系统在平面内的直行、横行、原地转弯、爬楼梯以及起伏路面运动等功能进行了虚拟样机系统仿真验证。仿真结果表明:该越障机器人机构设计合理,具有全方位移动和越障功能强的特点。     

一种可变径轮腿式越障机器人的设计与研究

针对地面移动机器人在非结构化地形中越障存在的局限性，提出一种基于平面齿轮连杆杆组的可变径轮腿式越障机器人的设计方案。首先对越障机器人的变径机构在轮式和轮腿式两种模式之间的变换原理进行了介绍。当遇到障碍物时，变径机构可依据障碍物的高度来变换模式从而进行越障运动。在此基础上通过计算其变形比以及运动学分析仿真，验证了该变径机构设计的合理性、较强的越障能力和模式变换时的可靠性和稳定性。其次通过构建力学模型来分析两种模式下机器人的越障能力，得出其在不同模式下的极限越障高度。最后，基于ADAMS软件对机器人在单台阶、连续台阶以及复杂路面时的越障能力进行运动仿真。结果表明该越障机器人在面对不同工况时都具有较好的越障能力，验证了设计方案的可行性。     

可变形轮腿式机器人行走机构设计与研究

针对当前轮腿式越障机器人的局限性,设计了一种新型的车轮可变结构机器人,该机器人可以在轮腿之间自如切换。介绍了可变结构车轮的工作原理,该机构在平坦地面上运动以轮子模式行走,当遇到障碍物切换为类花瓣模式越过障碍。对车轮在两种模式下的直行与转弯过程进行理论分析,建立了运动学仿真模型,并对模型进行求解。为了验证分析结果,采用Adams软件对车轮的越障过程与复杂路面行走进行了运动仿真。仿真结果表明,设计的车轮结构可行性较高,具有轮式机构的稳定性,同时具有腿式机构较高的越障能力,使机器人可以适应多种复杂的路况环境。     

圆弧形腿机构六足机器人的结构和控制系统设计

针对轮式移动机器人越障能力不足的问题,设计出了一种兼具轮式和足式移动机构特点的圆弧腿仿生六足机器人。完成了基于飞思卡尔MC568037型DSP及CAN总线的机器人控制系统的设计;对机器人的运动步态、静力学及运动学模型进行了研究,并采用ADAMS仿真软件对运动学模型进行了验证;提出了一种基于三角函数规律的电机转速曲线。最后对电机驱动系统、机器人的越障及转向性能进行了测试。实验结果表明,机器人驱动电机的控制系统具有良好的响应特性,机器人可通过30 cm高的障碍,并且具有较小的转向半径,环境适应性强。     

适应于楼宇环境下运行的新型机器人的设计

设计了一种具有平面内3自由度全方位移动,并且能够被动自适应越过轮子半径近2.5倍垂直障碍的新型机器人。该机器人采用6个驱动轮控制。车身上采用4个Mecanum驱动轮矩形布置,使其具有平面内的全向移动功能。前、后轮采用全向轮,使其能够在原地转弯和横向移动时候与地面保持滚动状态。6个驱动轮分别安装在机体的攀登机构、爬升机构、稳定机构的高架连杆机构上,使其具有很好的爬楼梯和越障功能。给出了一般结构形式全方位移动系统的运动学模型,并得到其实现全方位运动的必要条件是逆雅可比矩阵满秩。优选出了全方位运动系统的最佳结构布局形式。对整个机器人系统在平面内的直行、横行、原地转弯以及爬楼梯等功能进行了虚拟样机系统仿真验证。     

具有全方位移动和越障功能的新型机器人的设计

设计了一种具有平面内3自由度全方位移动,并且能够在45°陡坡范围内被动适应跨越轮子半径约4倍高度障碍的新型机器人。该机器人采用4个Mecanum驱动轮矩形布置,并分别安装在车体两侧双曲柄、弹簧耦合的越障机构上。给出了一般结构形式的Mecanum四轮系统的运动学模型,并得到其实现全方位运动的必要条件是逆雅可比矩阵满秩。优选出了四轮全方位运动系统的最佳结构布局形式。对越障机构进行了运动学建模以及结构参数的优化。最后,对整个机器人系统在平面内的直行、横行、原地转弯以及复杂地形环境下的越障等功能进行了虚拟样机系统仿真和实物样机功能测试。     

六足蜘蛛爬行机器人系统组成和越障性能分析

针对环境探测中对信息实时获取和机器人优越性能的需求,介绍了所设计的六足蜘蛛爬行机器人的系统组成及对越障性能的分析计算。机器人由6条机械腿和机器人主体构成,以Stm32f407芯片为主控制器,并使用PID算法来控制整个机器人保持平衡,通过图像采集系统完成对操作指令的实时反应。基于重心超越学,通过理论研究、质心分析和数值计算对机器人的越障能力进行分析,得出机器人攀爬楼梯最大高度及跨越横沟最大宽度的关系式。研究为爬行机器人的设计提供了进一步依据。     

齿轮抓取机械手运动学建模与仿真

齿轮精整是利用数控精整冲床去除齿轮上毛刺以提高齿轮精度的一道工序,该工序需要将齿轮放置在冲床工作台的指定位置,且具有较高的定位精度。为了实现生产的自动化,提高生产效率,减少因人工疲劳所导致的危险事故,设计了一种齿轮抓取机械手来代替人工完成齿轮的放置并保证定位精度。分析了机械手各个运动构件与末端执行器在空间的位置关系,利用D-H法建立了机械手的坐标系,并在连杆坐标系简图的基础上,利用齐次坐标变换对机械手进行运动学建模。为机械手的运动规划和控制奠定基础。     

液压缸爬行分析与消除措施

液压缸的爬行是液压系统中的常见现象，直接影响了液压系统工作状态的稳定性和连续性，文中分析了液压缸爬行现象产生，提出了消除爬行的相应措施。     

绳传动四足爬行机器人的结构设计与仿真分析

设计了一种四足机器人,采用绳传动和"十"字型髋关节相结合的腿部结构,足部采用具有可复位和减震功能的双弹簧结构。采用Creo Parametric和Adams软件联合建立虚拟样机,对机器人整体进行直向爬行步态仿真,结果表明机器人可以按规划的步态稳定行走。对比电机直接驱动四足机器人的仿真结果表明:绳传动机器人具有更好的运动性能。     

机床爬行现象的研究

了解机床爬行机理对机床的维护和改进有很大的现实意义.下文从摩擦学的角度介绍机床爬行的描述方法及危害,全面研究爬行机理,分析影响机床爬行的各个因素.     

爬行式焊接机器人焊缝跟踪的协调控制

针对大型构件的自动焊接问题，采用由爬行小车和十字滑块组合而成的跟踪机构进行焊缝的跟踪，提出了协调控制的方法，并对爬行小车的控制进行了理论分析和大量的实验研究，焊接实验表明这种控制方案能够实现爬行机器人对焊缝的精确跟踪。     

数控机床的爬行机理及消除方法

爬行现象是数控机床在低速运动时一种常见而不正常的现象。这种现象对机床的稳定性有直接影响,从而降低了工件的位置精度,增大了表面粗糙度,对机床造成损害。在ADAMS平台中,应用集中参数离散化的方法将数控机床的机械传动系统简化成无弹性的集中质量和无质量的弹簧所组成的单自由度弹簧质量阻尼振动系统,分析爬行机理,确定导致数控机床产生爬行的各个影响参数。运用调整数控机床爬行因子、外加振动源和施加PID控制小系统的方法来分析这三种方法对爬行的改善情况。最终得出结论是利用PID控制方法完全能够抑制爬行。     

基于人机交互的遗传退火算法及其在履带起重机布局设计中的应用

针对履带起重机上车构件布局优化问题，给出一种基于人机交互的遗传退火算法。该算法在退火遗传算法的基础上引入“人机合作”思想，充分发挥人的主观能动性，改善了算法的性能。与传统算法相比，该算法收敛快、通用性好，适合求解复杂优化问题。利用本算法得出了符合工程要求的优化结果。     

一种螺旋行走方式管内机器人控制系统

对一种采用螺旋行走方式管内机器人进行了单片机的控制研究,介绍了机器人的螺旋行走原理,研究了其单片机控制系统.实验结果表明,在该单片机控制系统下,机器人具有良好的运行状态和应用价值.     

气缸低速爬行特性影响因素及补偿

通过建立气动模型并进行联合仿真,探讨了气缸低速爬行现象和系统定位误差的来源,具体分析了气源压力、负载质量、摩擦力差值对气缸爬行的影响。采用单神经元PID控制算法和叠加颤振信号的方法,代替传统PID控制。结果表明气源压力大、负载质量小、动静摩擦差值小时有利于阻止系统的爬行;采用单神经元控制和叠加颤振信号的方法解决了系统的低速爬行问题。仿真证明系统定位精度由±0.61mm提高到±0.25mm,为低速阶段气缸平稳运行提供了较理想的控制策略。