新型六足爬行机器人设计

采用了仿哺乳类的腿部结构,并针对这种腿部结构设计了六足的行走方式,通过对12个步进电机的控制,采用三角步态,实现了六足机器人的直行功能.仿真及试验证明,这种结构能较好地维持六足机器人自身的平衡,并且对今后更深入地研究六足机器人抬腿行走姿态及可行性,具有较高的参考价值.     

四足机器人结构设计与仿真分析

利用Pro/E设计了四足机器人简化模型,应用ADAMS对4种常见关节形式的模型进行了仿真对比,找出内膝肘式是四足机器人trot行走最稳定的一种模型。并对内膝肘式四足机器人模型进行了运动学仿真,为详细的结构设计和控制提供了方便。     

六足机器人模块化结构设计

为实现性能优越而结构简单的六足移动设想,通过对六足机器人进行步态和传动结构特征的分析,提出了六足机器人模块化结构设计方案,并利用Solidworks完成了各模块及机器人的整体构型。最后,对其结构特征进行了分析,论证了该六足机器人的特性和优势。研究结果表明,该模块化结构设计方案有助于推动六足机器人的广泛应用。     

震后救援机器人结构设计

为完成特殊环境下的救援任务,设计可变距履带式救援机器人。提出新型可变距结构方案,使救援机器人复杂环境适应能力得到提高。该变距结构能够确保左右轮同步等速撑开,使其能够顺利通过狭窄空间。设计出新式履带行走机构,增强整车行驶平稳性和安全性,减少恶劣的环境对机器人带来的影响。设计救援物资储运装置,灵活地实现救援物资的搬运和输送。     

震后救援机器人结构设计北大核心

为完成特殊环境下的救援任务,设计可变距履带式救援机器人。提出新型可变距结构方案,使救援机器人复杂环境适应能力得到提高。该变距结构能够确保左右轮同步等速撑开,使其能够顺利通过狭窄空间。设计出新式履带行走机构,增强整车行驶平稳性和安全性,减少恶劣的环境对机器人带来的影响。设计救援物资储运装置,灵活地实现救援物资的搬运和输送。     

多自由度仿生机器人的设计分析与实验

基于现有仿生四足机器人仿形度不高的问题，设计了一种外形结构和运动机理与仿生对象高度相似，且具备多自由度腿足和躯干的仿生四足机器人。通过对仿生对象的分析和研究，得到了机器人的自由度、结构模块、外形尺寸等参数，并基于这些参数进行头部、躯干、尾部、四足等模块的结构设计。对设计的机器人进行受力分析，确定机器人整体和四足结构设计的合理性。将设计的机器人加工制作并集成样机系统，开展样机的运动测试实验，验证了机器人设计的正确性。     

基于STM32单片机的四足仿生蜘蛛机器人控制系统设计

以四足机器人为研究对象，针对四足机器人在复杂环境下稳定性较差、越障能力有限的问题，设计了一款新型的仿生蜘蛛。该控制系统设计主要包括硬件设计和软件设计，以STM32单片机为控制核心,通过PCA9685舵机控制板控制整体12个舵机。蜘蛛携带的MPU6050陀螺仪模块将蜘蛛整体的运行姿态实时反馈给中央控制器，由此调整每条腿的角度，实现整体平衡的控制。同时位于蜘蛛前方的HC-SR04超声波模块实时监控前方障碍物的距离，进行避障处理。利用Protues仿真环境分析其各项功能的可行性，并进一步完成实物的设计制作与测试。仿真与实物测试结果表明：该系统能够较好地完成预期功能，实现在非结构地形上的平衡控制、躲避障碍物、运载物资等功能，为提升四足机器人的稳定性提供了较好的解决方案。     

一种仿生八足机器人的设计与越障仿真

介绍了一款可以在狭小环境中工作的仿生八足机器人的结构设计与越障能力分析。以蜘蛛为仿生对象,完成机器人的结构原理分析和优化替代,确定仿生多足机器人的整体结构与腿部设计,并利用Solidworks设计出完整的机械结构模型;利用Solidworks motion模块对模型进行越障能力的运动仿真,得出该仿生八足机器人能攀爬最高为40.5mm的障碍。     

组合式陆空两栖机器人的运动规划与仿真

为了遂行灾害救援和野外侦查等复杂作业任务,本文设计了一款将四足步行机器人和四旋翼飞行器有机组合的陆空两栖机器人。该机器人既能根据作业需求进行结构分离,以实现陆、空多领域的侦查,同时四旋翼飞行器又能自由起落在四足步行机器人躯体上进行组合作业,为多用途侦查提供了更多的可能性。四足步行机器人足端轨迹采用贝塞尔曲线,机器人机身质心规划成按直线运动,可保证机器人步行运动的流畅性、稳定性与灵活性。仿真验证的结果表明该组合式陆空两栖机器人运动特性十分优异,具有推广应用价值。     

基于ANSYS的仿生四足机器人有限元分析

借助Pro/E进行三维样机模型设计,设计出具有12自由度的四足机器人,每条腿具有三个自由度,其中一个为侧摆自由度,两个为前后运动自由度。通过ANSYS对机器人结构设计进行有限元分析,了解结构的受力情况,优化机械结构设计,使机器人在能够满足负重的要求下,承受应力的状态达到最优化。通过仿真平台的验证,证明所设计的仿生四足步行机器人完全能实现预定的工作目标,对以后的四足机器人研究具有一定的借鉴意义。     

六足仿生步行机器人足端工作空间和灵活度研究

基于六足仿生步行机器人机构学特性的研究，采用数值分析法求解了机器人步行足的足端工作空间，利用虚拟样机技术计算了机器人的灵活度，从两方面综合衡量六足仿生步行机器人的工作能力。并以六足步行机器人各腿节比例关系的确定为例，介绍了六足步行机器人结构优化的具体方案。所用方法同样适用于六足仿生步行机器人其他结构参数的优化，也为六足仿生步行机器人的合理驱动和精确控制提供了理论依据。     

一种多关节仿生变色龙机器人设计

以变色龙为研究原型，制作一个模仿变色龙爬行、变色的四足机器人。为解决机器人爬行的问题，通过Arduino控制变色龙机器人行进，分析蜥蜴类爬行动物的步态以及结合四足机器人行进的稳定裕度，规划出一套机器人步态。基于SolidWorks软件建模，设计机器人机械结构，利用3D打印将零件打印出来，再将打印零件组装成变色龙机器人。为解决机器人的摆尾机械结构问题，通过齿轮结构，构造出傅里叶摆尾，详细地对机器人摆尾的齿轮运作原理和齿轮运动轨迹的进行数学分析；在介绍稳定裕度的同时分析机器人在各种步态情况下稳定裕度。从电路控制、结构设计、数学分析、步态模拟分析、样机试验等方面设计出一个可灵活爬行、在各方面领域有着广阔应用前景的变色龙机器人。     

基于3-UPU六足步行机器人的步态规划

提出一种基于非对称3-UPU并联机构的新型六足步行机器人,其具有承载能力大、通过能力强、控制容易等优势。首先,对六足步行机器人进行结构设计,然后,综合考虑机器人的稳定性和腿部干涉两种情况,设计了最大横向移动步幅。还对六足步行机器人进行了步态规划,包括机器人两组腿的占空系数、运动次序、运动步幅、运动轨迹及各分支等效杆长随机器人的移动的变化。     

用于抗洪打桩的四足机器人结构设计

为解决抗洪抢险打桩中机构进入现场的问题,建立了一种四足机器人的结构设计方案。对四足机器人的结构进行了分析,建立了机架、腿、关节以及足的4部分组成结构,该机器人单腿采用三关节三自由度结构,机架与胯部、胯部与上臂、上臂与下臂分别采用3个转动副连接,并在结构设计的基础上对JQR100四足机器人进行了驱动方式设计以及逆运动学分析,为步态规划和运动学分析打下了基础。研究结果表明,JQR100四足机器人足底能够达到一定范围空间内的任意位置,机器人能够满足抗洪抢险进入现场和进行自由运动的要求。     

具有救援工作模拟功能的仿生机器人的研制

为了研究应用于灾害救援的机器人,研制了可以模拟救援工作的六足蜘蛛仿生机器人,该机器人采用光敏传感和超声波传感技术,能根据环境光线的强弱情况以及行走线路上的障碍物情况自动调整行走方向.系统采用一个单片机进行18路PWM作为18个舵机的驱动信号,系统具有良好的稳定性、快速性和准确性,是理想的仿生救援机器人模型.     

面向Trot步态的四足机器人单腿结构及其尺寸优化

四足机器人的单腿是整机的主要支撑单元,同时也是四足机器人底层的运动单元.因此,单腿的设计会直接影响四足机器人的运动能力.针对四足机器人最为常见的Trot步态运动特点,设计了一种能适应Trot步态的新型单腿结构,并从尺寸优化的角度对该新型单腿进行结构优化.数值计算的结果表明,优化后的单腿在增大工作空间范围、减小驱动力矩等方面提升显著,可作为底层结构集成到四足机器人整机系统中去,同时也为四足机器人本体的结构设计提供了一定的理论参考.     

双足步行机器人的下肢机构设计

为使足行拟人机器人的下肢机构结构更加紧凑灵活,提出了一种串并联结构相结合的双足步行机器人下肢机构设计方案。在该方案中,设计了二自由度的并联机构作为十字交叉的二自由度关节结构,并用于二自由度的踝关节和两个方向转动的髋关节。设计了单自由度平面连杆机构用于膝关节和一个方向转动的髋关节。详细描述了足行机器人下肢机构的踝关节、膝关节和髋关节的结构设计,为双足机器人的步态控制打下基础。     

基于Internet的远程控制应急救援机器人系统设计

针对新一代移动网络机器人特点和应急救援需求,提出了包括远端客户服务器、机器人控制服务器、机器人运动控制与传感信息采集的远程控制应急救援机器人系统。根据该架构,构建了基于ARM处理器主控制板、无线网络远程控制、机器人运动控制与传感单元等主要组成单元的硬件设计框图。实践结果表明,该平台能很好地实现机器人远程操控和现场救援环境传感信息的采集传输,有助于应急救援机器人在灾难环境中更好地开展探测和搜救工作。     

足板驱动两栖机器人陆地运动研究

对足板驱动两栖机器人陆地运动进行研究,在分析足板驱动两栖机器人的运动学和动力学基础上,采用虚拟样机技术建立了考虑足板与地面接触的仿真模型。通过仿真研究了机器人做匀速运动时地面对足板的冲击以及电机驱动力矩的变化情况,从而指导电机选型和机械结构设计,同时为分析机器人系统的动态特性提供了依据。     

基于主动试探的微小型爬壁机器人步态控制

针对欠平滑壁面上微小型爬壁机器人吸盘足吸附失败后的自主行为控制问题,根据机器人的结构设计及运动步态特点,提出基于主动试探的机器人吸盘足着地点自主选择步态控制方法。分析机器人的三种运动模式,以及直线运动和转向运动的基本步态。定义机器人的状态矢量,建立机器人吸盘足的有限状态机模型和状态转移图,并按“就近”原则设定状态转移函数的优先级。以上述研究为基础,提出在缺少壁面环境信息条件下的机器人步态控制主动试探方法。对步态控制方法进行仿真分析,并在实验室模拟环境和实际的飞机外表面环境进行试验验证,结果表明,所提出方法对于改善机器人的控制性能和提高机器人的自主能力是可行和有效的。