一种双负压吸盘壁面清洗机器人及其控制系统研究

介绍了一种壁面适应性较强，能跨越水平窗框类障碍的双吸盘吸附式玻璃壁面清洗机器人系统，对其控制系统进行了研究，并对机器人的越障过程进行了分析。试验表明，该清洗机器人机构简单、控制可靠、清洗效果好，具有一定推广价值。     

自攀爬壁面清洗机器人机构设计研究

介绍了一种新型多吸盘真空吸附式壁面清洗机器人系统,对其本体机构进行了设计、研究.该清洗机器人具有结构简单、转动灵活、控制方便、轻量化等特点,并且该机器人能根据障碍调整步距,具有实用性.     

爬壁机器人全方位移动新机构的研究及运动学分析

结合清洗壁面作业对爬壁机器人提出的特殊要求，本文提出了一种可越障式全方位移动机构－车轮组机构，并把它用作壁面清洗机器人的驱动机构。该机构不仅能够使机器人在保持机体方位不变的前提下沿壁面任意方向直线移动或在原地放置任意角度，而且能够跨越存在于机器人运行路径中的不可避免的障碍，如壁面上的窗框等。本文详细地论述了车轮组机构的组成和爬壁机器人全方位移动功能的实现。     

玻璃幕墙清洗机器人攀爬部分结构研究

在对玻璃幕墙清洗机器人攀爬部分结构进行研究的基础上,首先根据机器人工作的现场实际,对机器人的构型及设计原理进行了研究;其次结合真空吸附式墙面清洗机器人的具体性能要求,采用多吸盘真空吸附、气体吸盘组结构,极大地降低了系统的负载能力,提高了速度;再次通过计算确定吸盘的直径和数量,并合理安排吸盘布局,根据系统的负载和用气量选择合适的空气压缩机和气缸;最后完成了真空吸附式墙面清洗机器人样机的试制,并在不同环境中进行了自攀爬和清洗作业实验,机器人在壁面上行走稳定,清洗效果良好。     

一种新型多吸盘壁面清洗机器人模型研究

该文介绍了一种多吸盘真空吸附式壁面清洗机器人系统，对其本体结构进行了设计、研究，并对机器人的吸附可靠性和动力学特性进行了分析。该结构的清洗机器人机构具有简单、控制方便、清洗效果好等特点，有较强的推广应用价值。     

壁面清洗机器人吸盘组的设计方法

吸附技术作为气动机器人研究中的关键技术，受到人们的普遍关注。真空吸附系统具有结构紧凑、轻量化等特点，在机器人应用中具有不可替代的作用：吸盘作为吸附系统的关键部件，直接影响吸附系统的整体性能，由于单个吸盘的不足和局限，所以在机器人中往往以吸盘组的形式出现。该文结合“蓝天洁士”全气动壁面清洗机器人的吸附系统设计，总结了真空吸盘组的设计方法，以及吸盘组的布置特点、分类，并着重分析了吸盘组的性能和特点。     

真空吸盘式爬壁清洗机器人的研究与开发

研制了一种能够爬行在幕墙玻璃上并完成清洗工作的爬壁机器人。机器人采用双侧多吸盘履带式行走机构,在任意时刻至少有6只吸盘处于吸附工作状态。控制系统打破了传统爬壁机器人对大量使用传感器的依赖,巧妙改装并使用带传动控制吸盘的吸排气;一台直流电动机通过蜗轮蜗杆减速机和双侧离合器,带动两侧链轮转动。驱动机器人爬行。真空泵作为吸附动力源;电磁阀与电磁离合器的联动使内侧吸附吸盘个数变化,并提供速度差,实现了转弯功能。文中对防止机器人在壁面发生滑脱和倾翻两种状态进行了力学分析。且其清洗机构依靠滚刷滚动摩擦擦洗玻璃。样机具有控制系统简单、运行可靠、成本低廉的特点。     

多吸盘式擦窗机器人的吸附系统研究

真空吸附系统具有结构紧凑、轻量化等特点,在擦窗机器人应用中具有不可替代的作用。吸盘作为吸附系统的关键部件,直接影响吸附系统的整体性能,由于单个吸盘的不足和局限,所以在机器人设计中往往采用多吸盘的形式出现。该文结合“新型擦窗机器人”吸附系统设计,分析了吸盘的越障功能以及机器人可靠吸附于垂直壁面的基本吸附条件。     

轮腿式壁面清洗机器人真空耦合传递系统研究

针对轮腿式壁面清洗机器人作业时对吸附力的要求以及吸附系统部分组件相对机器人本体旋转的问题,采用模块化设计方法,研究了真空耦合传递系统,分析了其构成与负压同步分配器截面形状。为满足相对机器人静止的真空发生器和转动吸盘的连接要求,根据分配头不同截面形状提出负压同步分配器3种方案,并分析了分别采用不同方案的机器人特性。研究结果为机器人在平直壁面、球形或柱形等曲面上的可靠吸附与运动提供基础和保证。     

双向清洗系统研究及其在爬壁机器人上的应用

针对建筑物玻璃幕墙的清洗要求和目前机器人只能单向清洗作业的实际情况,开发了一种与爬壁机器人配套使用、具备双向作业及污水回收净化循环利用功能的清洗作业系统,大幅提高了作业质量、作业效率和节能环保性能.清洗系统不但适用于已有的爬壁机器人,也可与具有较强吸附运动功能及壁面适应能力、但在垂直于壁面方向有一个移动自由度的轮腿式爬壁机器人配套使用.开发了用于清洗系统与机器人集成的高度自适应弹性连接机构,实现了清洗系统恒压越障、恒压作业功能,且作业范围进一步扩大至弧形壁面,最后给出了该清洗系统与连接机构在轮腿式爬壁机器人上的应用示例.     

Vision Based Simulation and Experiment for Performance Tests of Robot

The feature-based visual servoing approach has been used to control robot through vision. In order to find the position of the end effector by vision and through robot performance tests, computational kinematic approach has been used. The software carries out the duty of environment simulation and operation of an industrial robot. The disputes related to image capturing, image processing, target recognition, and how to control robot by vision system ability have been carried out in the simulation tests. The vision based program has been defined in such a way that it can be carried out by a real robot with the least changes. In the experiment, the vision system will recognize the target and control the robot by obtaining images from environment and processing them. At the first stage, images from environment are changed to a grayscale mode then it can diverse and identify objects and noises by using a threshold objects which are stored in different frames and then the main object will be recognized. This will control the robot to achieve the target. Finally, the issues of robot performance tests based on the two standards ISO 9283 and ANSI-RIA R15.05-2 have been accomplished through simulator program using vision system over the 3P robot for evaluating the path-related characteristics of the robot. To evaluate the performance of the proposed method experimental test is carried out.     

Design and realization of a non-actuated glass-curtain wall-cleaning robot prototype with dual suction cups

This paper describes a non-actuated glass-curtain wall-cleaning robot prototype that has been designed and realized based on some wall-climbing robots developed recently and common traits of glass-curtain walls of high-rise buildings. The robot hasn’t its own driving mechanism, but it can move on smooth glass surfaces depending on its own gravity and the lifting force of the trolley crane on the roof while adhering to the surfaces using dual vacuum suction cups. Obstacles, such as horizontal window frames, can be crossed while cleaning. The safety analysis ensures that the robot can work reliably. The analysis on characteristics of suction cups using fluidic network theory is to enhance the adhering capacity of the robot. The control system utilizes two-level computer control strategy to achieve the robot’s moving, cleaning and crossing obstacles. Experiments proved the robotic system is feasible and practical.     

一种新型蛇形机器人的设计研究

通过对生物蛇运动的分析,研究出了一种新的蛇形机器人运动方案,设计了相应的蛇形机器人机械结构与控制系统,并进行了蛇形机器人的运动规划研究,最终制作了蛇形机器人样机。     

基于ORB关键帧匹配算法的机器人SLAM实现

针对复杂环境下机器人的同时定位与地图构建(SLAM)存在实时性与鲁棒性下降等问题,将一种基于ORB特征点的关键帧闭环检测匹配算法应用到定位与地图构建中。研究并分析了特征点提取与描述符建立、帧间配准、位姿变换估计以及闭环检测对SLAM系统的影响,建立了关键帧闭环匹配算法和SLAM实时性与鲁棒性之间的关系,提出了一种基于ORB关键帧匹配算法的SLAM方法。运用改进ORB算法加快了图像特征点提取与描述符建立速度;结合相机模型与深度信息,可将二维特征图像转换为三维彩色点云;通过随机采样一致性(RANSAC)与最近迭代点(ICP)相结合的改进RANSAC-ICP算法,实现了机器人在初始配准不确定条件下的位姿估计;使用Key Frame的词袋闭环检测算法,减少了地图的冗余结构,生成了具有一致性的地图;通过特征点匹配速度与绝对轨迹误差的均方根值对SLAM系统的实时性与鲁棒性进行了评价。基于标准测试集数据集的实验结果表明,ORB关键帧匹配算法能够有效提高SLAM系统建图速度与稳定性。     

Automatic Method for Synchronizing Workpiece Frames in Twin-robot Nondestructive Testing System

The workpiece frames relative to each robot base frame should be known in advance for the proper operation of twin-robot nondestructive testing system. However, when two robots are separated from the w...     

基于多帧差分与自适应技术的运动目标检测方法研究

提出了动态环境下适用于移动机器人视觉导航的运动目标检测方法,将多帧差分与自适应背景剪除技术相结合,考虑了背景的运动变化和对移动机器人的运动进行了补偿,优化了图像采集频率和摄像机运动速度之间的参数,并选取相应的最优帧数进行差分。该方法获得了准确、完整的检测结果,提高了检测的实时性,可用于视觉导航的智能移动机器人系统。     

医用内窥镜系统体内驱动方式的研究

提出了一种新型的医用内窥镜系统的体内驱动方式和相应的驱动机构。此方式利用螺旋旋转时产生的牵引力推动医用内窥镜系统在人体内腔中运行，同时利用螺旋旋转时产生的动压效应建立起动压润滑粘液膜，使医用内窥镜系统在体内运行时不与内腔壁发生直接接触。避免对人体有机组织产生损伤。详细分析计算了用此方法驱动的医用内窥镜系统在不同半径、不同粘度粘液和不同弹性模量的内腔中的轴向运行速度和形成的粘液膜厚度，结果表明，用此方法驱动的医用内窥镜系统在人体内腔中运行时可以形成足够厚的粘液膜把医用内窥镜系统与内腔壁隔开，实现以较快速度的悬浮运行。上述分析结果已被实验研究所证实。     

仿生螃蟹机器人的设计与实现

基于对螃蟹特性的分析,运用仿生学原理设计了一款具有创意结构的仿生螃蟹机器人系统。采用模块化设计方法,对该机器人系统进行了硬件设计及算法软件设计,实现了诸如搬运、避障、扫雷,以及娱乐等多种功能。在复杂路况等环境下进行搜救与探测等方面,该机器人具有较好的应用潜力。     

Local POE model for robot kinematic calibration

A robot kinematic calibration method based on the local frame representation of the product-of-exponentials (Local POE) formula is introduced. In this method, the twist coordinates of the joint axes are expressed in their respective local (body) frames. The advantages of this new approach are threefolds: (1) revolute and prismatic joints can be uniformly expressed in the twist coordinates based on the line geometry; (2) the twist coordinates of the joint axes can be set up with simple values because the local frames can be arbitrarily defined on the links; (3) the kinematic parameters described by the twist coordinates vary smoothly that makes the method robust and singularity-free. By assuming that the kinematic errors exist only in the relative initial poses of the consecutive link frames, the kinematic calibration models can be formulated in a simple and elegant way. The calibration process then becomes to re-define a set of new local link frames that are able to reflect the actual kinematics of the robot. This method can be applied to robot manipulators with generic open chain structures (serial or tree-typed). The simulation and experiment results on a 4-DOF SCARA type robot and a 5-DOF tree-typed modular robot have shown that the average positioning accuracy of the end-effector increases significantly after calibration.