绳驱动拟人臂机器人回零算法分析

为解决绳驱动拟人臂机器人在运动过程中产生的误差累积问题以及确定断电后重启的位姿,介绍一种不依靠外部设备的回零方法,即仅依靠自身检测的传感信息和相应的算法实现自回零.针对三自由度的并联球关节的自动回零问题,结合绳驱动并联机器人的结构特点,系统采用增量式编码器与限位开关相结合作为回零检测装置|在此基础上,对机构的运动耦合性进行了分析,提出分三步实现机器人动平台的原点定位与自动回零方法,并通过解耦控制,实现每步回零运动只需主动控制一条驱动绳索|仿真与实验验证这种三步自动回零算法的可行性,能够灵活准确的使机器人回到初始状态.     

线驱动拟人臂机器人逆向运动学分析

基于最新人臂仿生理论和并联机器人研究的成果,提出一种线驱动7-DOF冗余手臂的设计方案.线驱动机构具有高刚度、高精度、高负载能力的优点,可以克服常规串联机构的缺点.介绍这种新型线驱动拟人臂机器人具体的结构,利用旋量理论描述机器人运动,在绳索张力条件的约束下,分析肩关节的工作空间.针对7-DOF机器人的逆运动学求解问题,先采用关节速度再分配法求关节速度逆解;然后与Paden-Kahan子问题法相结合,取得具有冗余控制的位置逆解,求出在给定位姿时各关节角的角度;再由关节角与绳长的关系解出各关节处驱动绳索的长度,并分析肩关节运动对腕、肘关节的耦合影响.最后在ADAMS下进行仿真,采用直线插补算法,动画图形实时显示机器人的运动情况,证明逆向运动学算法的正确性.     

基于ARM和FPGA的机器人运动控制器的实现

介绍了一种基于ARM(Advanced RISC Microprocessor)和FPGA(Field Programmable Gate Array)的嵌入式机器人运动控制器的可重构设计方法,给出了控制器的结构设计、功能设计和硬件设计,提出了由ARM微控制器通过JTAG配置FPGA的方法,以及介绍了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ在控制器中的应用;充分利用ARM微处理器高速运算能力和FPGA的快速配置能力,大大减少了系统的外围接口器件,有效地降低了成本,提高了系统的集成度和灵活性,便于用户实现较为复杂的算法;实验表明,控制器性能可靠,能同时满足多轴电机运动控制的需要.     

基于蓝牙的无线通信技术及其在机器人中的应用

基于蓝牙的无线通信系统是模块化机器人闭环控制系统的一个重要组成部分,上位机与机器人之间的通信通过蓝牙模块来实现。本文在介绍了蓝牙技术的基础概念的基础上,提出了基于蓝牙的无线通信解决方案,解决了短距离模块化机器人的无线通信问题,简化了机器人无线通信的设计,增加了通信的可靠性。     

PCI总线研究及多轴控制器设计

论文从总体方案选择、多轴控制器设计、PCI接口设计和系统软件设计四个方面,详细论述了基于PCI总线的多轴控制器设计的关键技术和特点。为了解决多轴控制器相互交互的问题,多轴控制器在主机通讯接口设计上引入了PCI总线。本文首先论述了多轴控制器的硬件和PCI接口设计。最后详细介绍了基于PCI总线的多轴控制器的驱动程序设计。     

一种多自由度蟑螂机器人的运动学分析

建立了仿生蟑螂机器人在三腿支撑状态下的等效并联模型,运用旋量理论和指数积公式,对其运动学进行了分析;提出了利用Paden-Kahan子问题法数值求解机器人六自由度腿的关节角位移的逆运动学方法,前向运动学的求解首先根据机体的自然约束建立两条描述前向运动学的支路,然后利用其等价关系,结合指数积公式推导得到机体位姿;在Matlab下对提出的运动学算法进行了验证,为后续的运动学分析和轨迹规划奠定了基础。     

复杂环境下基于推抓协同操作的目标物体抓取

针对现有抓取技术在复杂环境下难以进行有效的目标导向性抓取的问题, 本文提出了一种基于深度强化学习的推动和抓取协同操作的方法. 相对于以往的抓取方法, 本方法使用深度学习来处理Intel-D435i相机所获得的RGB-D图像数据, 同时又在视觉网络中引入了注意力机制, 用来提高系统对工作区域内目标物体的敏感性. 其次,使用深度Q网络来学习UR5机械臂与环境之间的交互过程, 提出了密集奖励策略来评判推动或抓取操作的好坏. 随着训练次数的不断增加, UR5机械臂在训练过程中不断地优化两种操作之间的协同策略, 从而更高效的进行决策.最后, 在V-rep仿真平台上设计了仿真场景, 并进行测试, 平均抓取成功率达到92.5%. 通过与其他几种方法进行对比, 证明该方法可以在复杂环境下较好的完成目标物体的抓取任务.     

绳驱动上肢外骨骼康复机器人穿戴机构设计

为了降低绳驱动并联外骨骼的结构不稳定性所带来的运动学建模误差,改善外骨骼对不同穿戴者的适应能力,提升外骨骼的穿戴舒适度,提出了一种新型穿戴机构并应用于绳驱动并联上肢外骨骼康复机器人CURE-7.首先,介绍了一种绳驱动外骨骼康复机器人,该外骨骼具有特制的穿戴机构,兼具绳驱动设备和并联机构的优点;然后,设计穿戴机构的欠驱动穿戴模块和柔性肘关节,建立外骨骼的运动学模型并对关键参数的影响进行了研究;最后,开发了穿戴机构样机并安装于外骨骼上,进行了健康人的运动轨迹跟踪实验和手臂穿戴外骨骼时的受力实验以证明穿戴机构的有效性.实验结果表明,通过采用新的穿戴机构,受试者肘关节前屈运动轨迹跟踪标准误差平均降低了约41％,肩关节外展运动轨迹跟踪标准误差平均降低了约30％,穿戴压力最大值降低了约23％,不同部位的压力方差也有较大幅度的降低.     

重庆巴南区热洞温泉成因探讨

针对重庆巴南区热洞温泉所处的地质背景,从温泉的热储构造、热能来源、地热水的补给、径流、排泄等方面对热洞温泉成因模式进行了分析。研究表明：热洞温泉成因模式是以下三叠统嘉陵江组碳酸盐岩为主要含水层,以上三叠统须家河组的页岩、煤系地层,侏罗系的红色砂岩、泥岩层为上部隔水层、以下三叠统飞仙关组泥岩、页岩层为下部隔水层。大气降水通过岩溶管道、裂隙下渗至含水层,在地热梯度的加热下形成地热水,沿深部断裂构造线由南向北径流,在桃子荡背斜褶皱转折端受上覆隔水层阻挡,而上升于槽谷内的岩溶洞穴中出露。     

可实现三维位置检测的球型电机磁场分析

本文提出了一种直流永磁球型电机整体结构的设计理念.为了减小球型电机运动环节产生的摩擦力,针对球型电机结构特点,设计了基于十字轴结构的运动装置,并结合编码器以及倾角传感器提出了在球型电机内部可实现三位置检测的设计思路.为了得到球型电机的力矩输出与线圈激励的关系,对球型电机进行了磁场分析,利用麦克斯韦定律建立标量磁位的拉普拉斯方程,求解方程并利用边界条件得到空间磁场分布表达式,其结果可为进一步的研究和实验方案设计提供借鉴和参考.