躲闪机器人同步移动转向机构设计及动力学分析

针对目前市场上现有的机器人移动机构驱动多、控制繁琐、稳定性差的现象,研究了一款拥有平面内全方位快速移动功能的躲闪机器人同步移动转向机构.采用驱动电机和转向电机相互配合的方式实现全方位移动,为了检验移动机构模型建立的合理性,采用拉格朗日方程完成移动机构的动力学分析;并采用Adams软件完成移动机构虚拟样机的仿真模拟,得到...     

一种多模式移动并联机构的运动学分析及优化

提出一种新型的多模式移动并联机构,以平面单环闭链为单元,设计一种结构对称、两电机控制的多模式移动并联机构,通过改变两电机输入角的大小,可实现机构的直线滑行、转向滑行、整体滚动等多运动模式的自动切换。在简述机构结构原理的基础上,分别对各运动模式下的自由度、运动学进行分析,并对机构的稳定性和杆长进行优化。最后对机构进行仿真及样机试验,验证了该机构的理论正确性,从而提高其在移动机构中应用的可行性。     

平面二维移动可展机构动力学分析

提出一种新的仅含转动副的平面二维移动可展单元,经模块化组合与扩展后,构造出一种平面二维移动可展机构,该机构的执行构件可实现工作平面内的二维移动。在简述机构结构原理的基础上,分别对机构的运动学、动力学进行分析;最后,以三层平面二维移动可展机构为例,对其进行动力学数值计算和虚拟仿真,验证所建运动学和动力学模型的正确性和有效性。仿真结果表明:牛顿欧拉方法可对构件数量庞大但通过模块化叠加而形成的可展机构进行动力学建模,在求解机构运动或所需驱动力的基础上,还可求解得到全部运动副处的约束反力,从而提高其在移动可展机构中应用的可行性。     

杆机构自动移动平台研究

本文分析了一种基于平行杆机构的自动移动平台,给出了步进电机转角与平台位置间的转化公式,获得了较为规整的平台可达区域,分析了系统各参数对可达区域大小和定位精度的影响,提出了这种杆机构自动移动平台的设计方法,可为高精度、低成本自动控制的移动平台的研发奠定一定基础。     

基于轮毂电机驱动的全方位移动平台

将全方位轮和轮毂电机驱动技术结合起来设计了一种新型的全方位移动平台,能在平面上实现任意方向运动,用于空间狭小的场合有较大优势.轮毂轮缘上垂直分布着很多小辊子,每个轮毂内都装有电机;平台采用了轮毂电机直接驱动,较传统电机具有转矩大、损耗小、结构紧凑等优点.     

磁悬浮轴承结构移动平台的设计与控制仿真

根据磁悬浮轴承无直接接触摩擦与磨损的特点，设计了一种精密移动平台。移动平台在直线电机的无接触驱动和Proportional—Integral—Differential(简称PID)控制器的控制下，沿轴杆进行无接触摩擦阻尼的直线运动及精确定位。仿真试验结果证明，磁悬浮无阻尼结构有利于改善平台的位移输出动态性能以及提高运动控制精度；改变直线电机的性能参数及移动平台的固有振荡频率等，均可以改变平台位移输出的动态性能。精度分析表明，应用PID控制技术，控制系统本身引起的位移误差小于0．01μm，可实现0．5μm或0．1μm的位移控制精度。     

便携式可折叠移动消防水炮设计及运动仿真

消防水炮是消防作战中常用的主要装备之一,可用于灭火、冷却、隔热和排烟等消防作业.目前消防作战中使用的常规水炮体积大、后座力大、不便于移动,导致对火灾的反应能力较差.针对这种问题,设计了.一种便携式可折叠移动消防水炮,包括定位锁紧机构、水平锁紧机构、手柄操作机构及支脚定位机构等.同时对其关键运动部件定位锁紧机构进行了虚拟装配和运动仿真分析,以保证在实际应用过程中不会出现干涉、装配不上等问题.所设计的消防水炮重心低,稳定性好,喷射介质产生的后座力小,在使用过程不会发生倾翻.另外,消防水炮的定位锁机构可同时实现定位和锁紧,操作简便、实用;手柄操作装置可实现折叠扣打开,使用完后能收缩折叠,所占空间较小,便于搬运和储藏,可达到及时、快速、安全灭火的目的,有广阔的市场应用前景.     

新型轮履复合式移动底盘的动力学仿真分析

提出了一种全地形,可实现轮-履快速转换的移动底盘设计方案,通过安装轮履复合变体式车轮(以下简称变体轮),可实现移动底盘在行驶过程中高机动性与高通过性相结合的目的,介绍了变体轮的工作机理,对移动底盘的驱动方案进行了选择,分析了机构越障过程中的动力输出特性,在此基础上利用多体系统动力学仿真软件RecurDyn建立了移动底盘车辆模型,并进行了越障能力仿真分析,为下一步的结构优化奠定了基础。     

单自由度概率翻转移动连杆机构

基于一种过约束伸缩机构,设计一种单自由度的概率翻转移动连杆机构。通过分析机构的移动原理得出该机构具有两种运动步态,即定向步态和概率步态。定向步态的机构移动有确定的方向;概率步态的机构移动有两个可能方向,此随机过程在理想条件下符合伯努利概率分布。针对机构的移动特性和移动路径,提出使其在平面内任意运动的控制方法。建立移动机构的动力学模型并进行运动仿真。仿真结果表明,通过两种步态的组合控制,可以使机构实现从指定的出发点到达任意的预期目标点的平面移动。制作一台样机,验证了该单自由度机构的移动和转向功能。     

一种带升降梳齿的全方位移动搬运AGV设计

就平面移动类立体车库而言,车库内通常使用各种汽车搬运设备对汽车进行存入、取出和搬运等工作,而目前常用的搬运AGV小车多使用与汽车类似的转向机构,在车库内路线复杂,道路狭窄的情况下,通常转向不便,工作效率低。针对现代大型自动车库的汽车搬运,设计一种带升降梳齿的全方位移动搬运AGV。该车包括全方位移动装置、升降装置和锁紧限位装置等部分,可实现小车全方位转向、移动以及承载板的升降运动。全方位移动搬运AGV具有灵活性好、适用性强和效率高等特点,为工程设计与实践提供了良好的借鉴。     

Design on hopping locomotion mechanism

1Introduction Largemachineshavebeenwidelyusedinin dustryrecently.Theywillcausecomplexopera tionsandrequireagreatdealofenergy.The high energyproblemhascometotheattentionof moreandmorepeople,sopint sizedrobotshave beenresearchedtosaveenergy[1].Nowpint sizedrobotsoftenuseelectromagnetismastheir driver[2],theyalsoneedhighvoltageandspecial flatsurfacesofiron.Inthisarticleanewpint sizedhoppinglocomotionmechanismwhich savesenergyandadaptswelltovarioussurfaces ispresented.2Principle2.1Motor Theimage…     

Design of a slider-crank leg mechanism for mobile hopping robotic platforms

Legged locomotion has been widely researched due to its effectiveness in overcoming uneven terrains. Due to previous efforts there has been much progress in achieving dynamic gait stability and as the next step, mimicking the high speed and efficiency observed in animals has become a research interest. The main barrier in developing such a robotic platform is the limitation in the power efficiency of the actuator: the use of pneumatic actuators produce sufficient power but are heavy and big; electronic motors can be compact but are disadvantageous in producing sudden impact from stall which is required for high speed legged locomotion. As a new attempt in this paper we suggest a new leg design for a mobile robot which uses the slider-crank mechanism to convert the continuous motor rotation into piston motion which is used to impact the ground. We believe this new mechanism will have advantage over conventional leg mechanism designs using electronic motors since it uses the continuous motion of the motor instead of sudden rotation movements from stall state which is not ideal to draw out maximum working condition from an electronic motor. In order to control impact timing from the periodic motion of the piston a mechanical passive clutch trigger mechanism was developed. Dynamic analysis was performed to determine the optimal position for the mechanical switch position of the clutch trigger mechanism, and the results were verified through simulation and experiment. Development of a legged locomotion with two degrees of freedom, slider-crank mechanism for impact and additional actuation for swing motion, is proposed for future work.     

Dynamics synthesis and control for a hopping robot with articulated leg

To investigate the design and the applications of elastic underactuated mechanisms for improving the energy efficiency of dynamic mechanical systems, the dynamics and control of a one-legged hopping robot with articulated leg is studied in this paper. To ensure the controllability of the elastic underactuated mechanism, a dynamics synthesis method is proposed for designing the underactuated mechanism so that the dynamics of the system can be transformed into the strict feedback normal form. To improve the energy efficiency of the one-legged locomotion system, an optimal motion planning method is presented to optimize the trajectories of the robot joints. A nonlinear controller is proposed to stabilize the hopping robot to its balance configuration in stance phase, and a switched linear controller is proposed to stabilize the continuous hopping movement. The stability of the presented controllers is analyzed in theory and verified by some numerical simulations.     

跳跃机器人的研究现状与发展趋势

由于受到动物和人类的跳跃运动的敏捷性的启发,在过去的几十年间,越来越多的国内外研究者开始研究跳跃运动并着手开发了各种各样的跳跃机器人。跳跃运动是一种高度非线性的并且由交替的飞行和着地阶段组成的动态运动,这给跳跃机器人的控制提出了很大的挑战。综述了国内外跳跃机器人的研究现状,对现有的跳跃机器人进行了分类,对跳跃机器人的驱动方式、动力学模型的建立和控制方法等方面进行了详细分析,提出了目前跳跃机器人研究的关键技术,最后指出了跳跃机器人的发展趋势。     

燃气动力弹跳机器人的设计与试验研究

以可燃混合气体为动力源,设计了一种燃气动力的弹跳机器人,包括弹跳驱动器和轮式运动机构。弹跳驱动器采用双活塞燃烧室结构及磁力锁紧机构,有效减小驱动器体积,有利于驱动器复位和废气排除。轮式运动机构包括车身和蜂窝车轮,车身作为驱动器载体,蜂窝车轮用于机器人落地缓冲。对车轮的径向、周向和切变模量进行等效计算,采用铁木辛柯梁理论对车轮进行静力分析,计算结果与试验数据吻合;利用LS-DYNA对车轮落地碰撞进行仿真,分析了落地冲击能量消耗。对机器人的弹跳运动进行规划,弹跳越障试验表明机器人可直接越过或跃上障碍物,验证了机器人的弹跳运动能力。该弹跳机器人的研究为提高地面移动机器人的未知复杂地形适应能力提供了一种可行的技术方案。     

数字称重式全自动包装机

介绍了一种新型全自动包装机的设计。该设计采用三台步进电机分别实现落料、制袋、切断的独立动作。为了准确控制步进电机的运动 ,加入了自动检测和控制电路     

下肢康复训练机器人步态运动机构设计

借助于Pro／E软件建立了下肢康复训练机器人步态运动机构的参数化运动学模型，基于对不同参数简化模型的分析，设计了一种步态运动机构，对设计结果进行了运动学仿真，仿真结果表明该机构能够较好地模拟人的实际步态运动，符合下肢康复系统的整体要求。同时得出了实现理想步态运动所需的驱动电机等效速度参数，为进一步的机构控制系统设计提供了必要依据。     

Controller tuning based on optimization algorithms of a novel spherical rolling robot

This study presents the construction process of a novel spherical rolling robot and control strategies that are used to improve robot locomotion. The proposed robot drive mechanism is constructed based on a combination of the pendulum and wheel drive mechanisms. The control model of the proposed robot is developed, and the state space model is calculated based on the obtained control model. Two control strategies are defined to improve the synchronization performance of the proposed robot motors. The proportional-derivative and proportional-integral-derivative controllers are designed based on the pole placement method. The proportional-integral-derivative controller leads to a better step response than the proportional-derivative controller. The controller parameters are tuned with genetic and differential evaluation algorithms. The proportional-integral-derivative controller which is tuned based on the differential evaluation algorithm leads to a better step response than the proportional-integral-derivative controller that is tuned based on genetic algorithm. Fuzzy logics are used to reduce the robot drive mechanism motors synchronizing process time to the end of achieving a high-performance controller. The experimental implementation results of fuzzy-proportional-integral-derivative on the proposed spherical rolling robot resulted in a desirable synchronizing performance in a short time.

     

简单单腿弹跳机器人的尺度效应仿真

微小型弹跳机器人和其他大型机器人相比,有着自己独特的性能,有很大的科研意义和应用价值。提出一种新颖的设计思路,着手对现有弹跳机器人（包括大型机器人）的抽象、分析和仿真,研究机器人的尺度效应对弹跳高度的影响,得到机器人尺寸变化和弹跳初速、弹跳高度、落地时间、落地速度等弹跳性能之间的关系,并讨论弹跳机器人模型是否可以微小化问题,以便对复杂弹跳机器人的微型化和效率的提高提供思路和改进方案。     

微创外科手术机器人多自由度手指机构设计与研究

微创外科手术机器人多自由度手指机构是在满足微创手术要求的前提下,专为外科手术机器人系统研制开发的具有多个自由度的机构。该机构拥有侧摆,俯仰,旋转,夹持4个自由度,采用驱动电机与各个执行关节分离的结构形式,具有夹持灵活性好,质量轻,夹持力大,结构简单等优点,对手指机构的指尖夹持力、关节耦合关系等关键技术进行了研究,为微创外科手术机器人的进一步研制奠定基础。