仿生攀爬机器人的步态分析

面向农业、林业和建筑等领域的高空作业,提出一种具有攀爬和操作功能的双手爪式模块化仿生机器人,以期代替人们在高空复杂环境中从事危险工作.给出机器人的一种5自由度构型,分析其在空间两杆之间攀爬过渡的能力,然后根据其构型特征提出、分析和比较三种攀爬步态.在ADAMS仿真环境下,对机器人采用这三种步态攀爬各种方位的杆件时主要关节所需的力矩和机器人所消耗的能量进行计算和对比.仿真结果为机器人的攀爬步态规划提供了依据.     

高速电脑绣花机结构优化设计

针对国产链目毛巾绣电脑绣花机主轴电动机转速超过1 000 r/min时容易出现振动噪声过大、断线率增加,甚至机械结构卡死等现象,对现有国产机器的机械结构进行分析,对其针杆的运动学特性进行研究,分析导致故障产生的原因。根据这些原因对绣花机的机械结构进行优化设计,并通过优化凸轮机构轮廓曲线提高了针杆机构运动的柔顺性。在ADAMS环境中对机构优化前后的动力学特性进行仿真,仿真结果表明,优化后针杆机构最大受力减小约50%。最后对绣花机高速刺绣时的振动性能进行测试,实验结果表明,优化后绣花机振动幅度远小于允许范围,机器性能得到了明显改善。     

基于视觉的软体气动驱动器变形观测与仿真分析

软体气动驱动器常被用作为软体抓手,但在抓取质量较大的物体时常常因为反作用力产生变形而导致抓取失败。针对这一现象,文中提出一种基于视觉的软体气动驱动器变形观测方法。文中利用相机记录软体气动驱动器在不同气压下作用下的弯曲变形图片,使用视觉处理的方法提取出驱动器的变形曲线以便更准确地观测驱动器的变形。使用有限元仿真软件ABAQUS对驱动器在不同气压作用下的变形进行仿真分析并提取变形曲线。实验曲线和仿真曲线的相似度的对比结果表明,基于视觉提取驱动器变形曲线的方法可以更加准确地观测驱动器的变形。     

自然光线环境中的空间物体快速识别和定位算法研究

针对智能机械臂在自然光环境的三维空间中对目标物体的自主识别率和定位精度低的问题,提出了一种基于深度学习的视觉和光学雷达融合定位算法,实现自然光线下空间物体的高精度快速定位。首先,采集 RGB 图像和深度数据,利用深度学习算法对图像进行目标识别与实例分割;然后,将实例分割目标物的二维深度矩阵转换成三维空间点云;最后,用综合修正算法对位置修正,实现对目标物体在三维空间的抓取位置精准定位。 通过不同光照强度下的目标物体识别和定位实验验证了该算法的有效性和实用性,获取的目标物体的三维空间坐标较为精确,单位距离的定位误差在 0. 5%以内,受照明亮度影响较小,对机械臂智能抓取的研究具有较为重要的意义。     

动车开闭罩装配吸盘夹具系统设计与分析

为提高动车组开闭罩的装配效率,降低工人的劳动强度,配合机械手装配,针对开闭罩不规则的外形和易损伤的材质,提出一种专用吸盘夹具。该吸盘夹具能够适应开闭罩不规则的外形,容许开闭罩加工误差,实现配合机械手完成自动装配任务。在设计中实行多种防掉落方案,保证系统的安全性,通过对每个吸盘进行受力分析,运用有限元分析法确定吸盘夹具的易损位置,指导吸盘夹具后期维护。对开闭罩进行变形分析,避免安装过程对工件造成损伤。该吸盘夹具大幅缩短装配时间,降低装配难度,取得了很好的实际应用效果。     

双手爪式仿生攀爬机器人的摇杆控制

探讨一种新型双手爪式5自由度仿生攀爬机器人(Climbot)的摇杆控制方法.首先,对机器人的运动学和可夹持空间问题进行了分析.然后,针对其双手爪交替夹持攀爬的特点,提出了直观的摇杆操作模式,包括对不同的攀爬步态设计了不同的操作坐标系,并利用建立变换矩阵的方法将交替夹持端前后的机器人描述在同一坐标系中.最后,通过尺蠖、扭转和翻转3种步态的路灯杆攀爬和应用示范实验结果证明了该摇杆控制方法的有效性.     

一种基于动态外部TCP的工业机器人磨抛方法

在分析了复杂工件在工业机器人的磨抛应用情况之后,提出了一种基于动态外部TCP的工业机器人磨抛方法。以门把手作为研究对象,首先运用基于曲率的截面算法对门把手进行磨抛路径规划,求得轨迹离散点。其次根据截面截线在不同离散点的平均曲率、曲率半径求解出各点所对应的外部TCP。然后建立磨抛机器人基坐标系,根据规划的工件磨抛轨迹以DH算法求出机器人末端运行轨迹,再根据轨迹离散点与动态外部TCP的位姿转换关系求得实际机器人末端运行轨迹。最后采用Inte Robot离线编程软件仿真实验平台进行仿真验证,实验结果表明动态外部TCP算法可以达到较好的门把手打磨效果。     

双爪式爬杆机器人的夹持性能分析

双爪式攀爬机器人已成为一类重要的和主流的攀爬机器人,这类机器人中两端手爪对攀爬对象抓夹的安全性和可靠性是攀爬的前提条件和基本要求,也是一个关键问题。基于此,在介绍自行开发的双爪式爬杆机器人Climbot之后提出这类机器人抓夹圆杆时的夹持力封闭性问题,对封闭性进行论证。分别分析机器人进行平面攀爬和空间攀爬时对支撑端夹持器产生的负载形式,建立其力平衡模型。基于该模型,计算夹持器的各种尺寸参数对夹持性能的影响,并对计算结果进行系统的分析。通过几组攀爬夹持试验对提出的夹持模型进行验证。结果对夹持器的设计和攀爬安全性的保证具有重要的参考和指导意义。     

两轮自平衡小车建模及LQR控制算法设计

为了提高两轮自平衡机器小车建模的准确性,提出了一种加入拉格朗日乘子函数精确建立两轮自平衡小车动力学模型的方法,利用拉格朗日方程推导出是否引入拉格朗日乘子函数的两轮自平衡小车系统的动力学方程.将动力学方程求解的结果数据与ADAMS模型中的仿真数据进行对比.基于LQR算法设计两轮自平衡小车的控制器,将该算法分别在ADAMS与Simulink中设计实现并对比实验数据.仿真数据比较结果表明,两个独立仿真环境下的数据结果几乎一致,验证了该建模方法的准确性以及控制算法的有效性.