一种新型攀爬机器人结构设计

随着科学技术的发展,机器人技术也在不断得到提升。为了满足社会的需求,攀爬机器人的研究力度越来越大。阐述了新型攀爬机器人的结构设计,提出了采用吸盘交替吸附、平行四杆机构爬行的方案;详细分析了该机器人工作原理及步态。     

基于电磁吸附的输电线路角钢塔攀爬机器人结构设计

通过对输电线路角钢塔攀爬机器人的攀爬环境分析,研制了一种输电线路角钢塔攀爬机器人。该机器人整体结构包括上下臂和上下部手爪,其结构简单,能提高机器人的可靠性和工作效率;手爪采用一种电磁吸附与二自由度冗余机械爪的复合结构,以保证夹持的快速性和可靠性,重点介绍了电磁吸附手爪的分析和设计过程。在此基础上,分析了输电线路角钢塔攀爬机器人的攀爬步态和越障步态,验证了机器人步态的合理性。该机器人可以代替工人攀爬输电线路角钢塔,降低了电力工人的工作风险,提高了工作效率,具有实用和推广价值。     

基于NMPC的仿人攀爬机器人运动优化

针对仿人机器人攀爬的实时运动生成问题,提出一种基于非线性模型预测控制(nonlinear model predictive control,NMPC)方法,能够综合优化路径和肢体运动.该方法将攀爬任务视为一个机械约束的NMPC问题,并使用了基于墙体图的状态相关权重和势函数.在每个采样时间点根据墙体信息和机器人的状态进行...     

基于粒子群优化算法的机器人最优轨迹规划

机器人轨迹规划是机器人研究中的一个重点方向,直接关系到机器人的工作效率。为了使机器人运动过程中角速度和角加速度连续,采用三次样条插值函数对运动轨迹进行规划。由于角速度过快和角加速度过大会导致机器人系统产生震动和冲击现象,因此利用粒子群优化算法对角速度以及角加速度约束下的机器人运动时间进行优化,使得机器人在平稳运行的同时保持运行时间最优。最后运用MATLAB机器人工具箱进行仿真实验,实验结果证明了该方法在机器人轨迹规划中的可行性。     

电火花加工寻找最优电极加工时间的算法研究

根据电火花加工中电极加工时间对加工效率的影响规律,提出了寻找一定加工深度下最优电极加工时间的算法。通过电火花加工实验,利用算法分别寻找不同加工深度下的最优电极加工时间,与手动调整电极加工时间的寻找结果对比,发现二者相近,证明算法能准确快速地找到当前加工深度下的最优电极加工时间。     

精确定位伺服系统的近似时间最优控制

提出了一种近似时间最优控制与时间延迟观测器相结合的快速无静差定点跟踪控制器的设计。控制律以近似时间最优控制律为主体,引入对未知扰动的补偿,利用时间延迟控制技术设计一个对扰动的观测器,同时通过一个现值观测器对系统的不可量测状态进行估计。把这种控制方案用于典型的双积分伺服系统的定位控制,并在MATLAB/Simulink中进行了仿真研究,结果表明所设计的控制系统可以对给定目标进行快速和准确的跟踪,且对扰动和系统参数差异具有较好的性能鲁棒性。     

基于蚁群算法的多机器人协作研究

基于多机器人协作的动态优化联盟机制及蚁群算法的并行工作策略和自组织原理,将蚁群算法应用于多机器任务协作。仿真试验表明该方法的可行性,能够有效地提高多机器协调系统完成任务的效率。     

基于麻雀算法的机械手时间最优轨迹规划

针对五自由度凸轮工件缺陷检测的机械手时间最优轨迹规划问题,利用D-H表示法建立机械手运动模型,通过正运动学、逆运动学分析求解各关节角度变化值,利用三次样条曲线在关节空间中建立机械手运动轨迹.同时在满足各关节速度、加速度、加加速度限制范围的基础上,采用麻雀算法通过约束条件外加罚函数改进个体适应度函数,对三次样条曲线轨迹实...     

基于改进蜂群算法的焊接机器人路径规划方法研究

针对焊接机器人的运动特点及焊接工作过程中焊枪的避障问题,提出基于改进人工蜂群算法的机器人避障焊接路径规划策略。首先针对传统人工蜂群算法存在的问题,将Lévy(莱维)分布引入到人工蜂群算法侦查蜂寻找新蜜源的过程中,代替其原有0～1之间的随机分布过程,形成了基于Lévy飞行的改进型人工蜂群算法,然后将其应用到焊接机器人的路径规划问题中,并进行了仿真实验。结果表明:改进后的方法能够得到最优的焊接避障路径,且寻优速度快、过程稳定。该方法可用于解决焊接机器人避障路径规划问题。     

管棒材拆捆机器人系统与轨迹规划研究

为了实现管棒材拆捆过程的自动化,搭建了一种拆捆机器人系统,根据作业要求设计出一种用于拆捆的末端执行器,实现了绑丝的自动抽取和剪切.采用三次样条插值函数,构造机器人各关节运动轨迹曲线,实现关节位移、速度、加速度和加加速度的连续性,确保绑丝抽取过程的平滑稳定.在满足机器人各关节最大约束的前提下,提出一种改进的DE-PSO混...     

船舶除锈爬壁机器人设计方案研究

为实现船舶表面自动除锈,使修造船的涂装工作有效进行,研究一种具有超高压水射流除锈和真空回收锈渣能力的船舶除锈爬壁机器人。提出船舶除锈爬壁机器人设计方案,指出该机器人的设计难点,制定机器人设计技术路线。针对机器人的设计指标和设计条件,选择关键机构和关键元件,设计该机器人的本体结构,确定该机器人的控制方案。机器人样机试验结果表明:船舶除锈爬壁机器人有较好的性能,机器人总体设计方案可行。     

用于水泥电杆爬杆的配电带电作业机器人研制

目前的配电带电作业主要是通过绝缘斗臂车来实现,但是由于地形的限制,难以在山地、水田等环境中开展.为解决以上问题,提出一种适合配电带电作业的爬杆机器人平台.提出机器人平台的总体设计思想;介绍平台硬件和软件的设计原理和实现方法;形成实际的爬杆机器人.该机器人的主体既是一个操作臂又是一个爬行体.结果表明:该机器人可以实现自主...     

面向压力钢管维护作业的爬壁机器人焊接运动轨迹研究

介绍一款面向压力钢管维护作业的爬壁机器人,对其运动学特性进行分析.介绍机器人的机械结构和控制系统,然后采用D-H参数法建立机器人运动学模型,构造运动学正解方程,并采用Robotic Toolboox对机器人正逆运动学方程进行求解,在线显示机器人三维仿真图像,分析各关节的位移、速度及加速度曲线,并对机器人末端轨迹进行规划...     

履带式油气管道巡检机器人爬坡特性分析

针对目前油气管道机器人对油气管道的适应能力弱、爬坡能力差等问题,提出一种能够变径的履带式油气管道检测机器人。采用SolidWorks三维软件建立样机模型,然后将样机模型导入ADAMS仿真软件中,根据实际情况设置约束并简化模型,对管道机器人进行运动学仿真,分析变径、爬坡等能力,最后搭建试验平台对管道机器人的爬坡能力进行试验验证。结果表明：该机器人能够适应400~600 mm管径的油气管道,能够在承受自重的情况下爬上45°、90°的斜坡。     

爬行式圆钢避雷针状态检测机器人设计

为对圆钢式避雷针表面状态进行有效检测,预防表面缺陷可能造成的断裂、倒塌事故,设计一种爬行式圆钢避雷针状态检测机器人。机器人采用爬行臂带动滚轮的驱动方式,对于法兰凸起以及不同尺寸的杆径具有良好的通过性。利用无线技术,实现对机器人多种工作方式的遥控,对避雷针状态信息的全方位检测。     

双足磁吸附五自由度爬行机器人运动学模型构建及求解

由于应用于特种行业及复杂工程领域的爬行机器人研究的重要性,在设计出一种双足磁吸附五自由度爬行机器人机械系统的基础上,以该五自由度爬行机器人的机构为研究对象,运用D-H参数法进行其运动模型构建,并通过矩阵变换,推导出了该机器人的正运动学解的齐次矩阵,并通过数学求解求出其逆解,然后采用MATLAB对该机器人的运动数学模型进行仿真分析,得出其正解和逆解。将仿真结果与计算结果进行对比分析,验证了所建立的五自由度爬行机器人运动模型的正确性。该研究对于开发五自由度爬行机器人的控制系统及控制策略,以及它在具体工程实践中的应用具有重要的研究基础作用。     

模糊PID算法的水下机器人控制系统优化

为应对复杂的水下工作环境,提高水下机器人工作时的稳定性、灵敏度和抗干扰能力,提出一种模糊PID算法对水下机器人原控制系统进行优化。优化后的水下机器人机械结构、控制系统硬件架构不变,仅通过改变软件程序对水下机器人进行模糊PID控制。水下机器人工作时,各类传感器把现场的环境参数转化为电信号,经预设的模糊库进行模糊化处理后发送给STM32控制器;STM32控制器按预设的程序对模糊化信号进行处理,处理完去模糊化后的电信号后发送给执行元件,从而实现水下机器人的模糊PID控制。MATLAB/Simulink仿真和水下测试结果显示：与经典PID算法比较,经模糊PID算法优化后的水下机器人反应更灵敏、系统更稳定、抗干扰能力更强,达到了预期的效果。     

飞机蒙皮缺陷检查机器人系统设计

为实现飞机蒙皮缺陷的自动检查,使得飞机蒙皮检修工作有效进行,研究一种能在飞机表面爬行和进行无损检测的机器人。针对飞机蒙皮非对称变曲率的特点,提出了爬行机器人的总体设计方案,确定了其关键机构及元件,并从安全性角度进行了详细分析,确定了机器人结构参数。设计了电动及气动相结合的控制系统结构,并研制了机器人样机。实验结果表明:机器人工作稳定可靠,验证了设计方案的合理性及可行性。