形状记忆合金驱动的蛇形机器人运动仿真研究

基于Serpenoid 曲线建立了蛇形机器人行波运动和攀爬运动的运动学、动力学模型,根据模型提出一种具有万向节功能的pitch-roll 模块,利用形状记忆合金驱动器具有结构小和只受温度变化影响两大特点建立了蛇形机器人关节。应用MSC/ADAMS 虚拟样机软件对基于形状记忆合金驱动蛇形机器人进行行波运动和攀爬运动的动力学分析,并对仿真过程中遇到问题提供了解决办法。模型仿真效果非常理想,完全达到设计要求,为下一步研制物理样机提供了理论指导,也为其他仿生机器人的研究提供了参考。     

基于控制函数的蛇形机器人攀爬运动分析

为实现对正交关节蛇形机器人多种运动形式的简单、统一控制,从研究蛇形机器人控制函数出发,提出了一种简单的并可同时实现正交关节蛇形机器人蜿蜒运动、行波运动、侧向翻滚运动和螺旋攀爬运动等多种运动形式的控制函数.对蛇形机器人实现螺旋攀爬运动的控制参数进行了分析,并用粒子群优化算法(PSO)对控制参数进行了优化拟合,给出了控制参...     

桥梁缆索检测蛇形机器人攀爬运动分析与实现

为方便实现对桥梁缆索的检测和日常维护任务,利用蛇形机器人良好的适应性,通过研究其控制规律,给出了一种简单的并可实现蛇形机器人沿缆索进行螺旋攀爬运动的控制函数.分析了螺旋攀爬运动中控制参数与螺旋参数之间的关系,利用粒子群优化算法对控制参数与螺旋半径、螺旋上升角、螺距之间的关系进行优化拟合,给出了拟合函数.通过Webots...     

基于蛇形机器人桥梁缆索无损检测系统的研究

基于桥梁缆索无损检测的特殊性,且针对目前桥梁缆索检测智能化的需要,介绍了一种新型的检测系统,即基于桥梁缆索检测的蛇形机器人.此蛇形机器人具有较大的自由度,有非常好的环境适应能力.在分析蛇形机器人的本体结构特点和运动机理的基础上,并根据桥梁缆索的特性,研究了基于蛇形的器人桥梁缆索的无损检测系统.通过实验证明:此无损检测系...     

一种基于空间连杆机构的蛇形机器人

提出了一种基于空间连杆机构的蛇形机器人模型．该蛇形机器人各骨节间通过万向铰链连接,每节安装两个微型伺服电机,电机带动曲柄转动,曲柄经两端为球铰的连杆驱动另一骨节运动．通过两个电机的耦合驱动,该蛇形机器人能实现蜿蜒爬行、转向、抬头等多种运动方式．文中给出了该空间连杆机构的运动学解,基于Serpenoid曲线计算得到了实际控制所需的关节转角和步数,并编程实现了上述运动方式．     

基于万向式关节的模块化自重构机器人

提出了一种基于万向式关节的模块化自重构机器人——UBot．该机器人模块结构紧凑、刚性好、运动灵活,具有运动、 重构和处理任务的能力．它由许多标准模块组成,模块均采用万向式结构的正立方体外形,具有4个可以与相邻模块连接\/断开的连接面． 设计了钩爪式连接机构,它可以快速可靠地与相邻模块连接/断开,该连接机构连接后具有自锁功能,节省能量．设计了 模块电气系统．最后进行了连接机构和机器人运动实验,证明了UBot系统的可靠性和运动灵活性．     

仿蛇变体机器人运动机理研究

本文设计了一种蛇形机器人，分析了蛇形机器人的结构，详细讨论了蛇形机器人的运 动机理和几何结构关系，并推导出蛇形机器人的控制算法和相应的控制程序，蛇形机器人在 程序控制下能够向前、向后运动，在一定程度上实现了蛇的运动．     

基于形态学的蛇形机器人运动步态算法研究

基于蛇形机器人运动形态学,利用扩展Frenet-Serret分析了一种蛇形机器人运动的几何模型,并根据这种几何模型研究了一种确定蛇形机器人的运动步态规律的算法,称之为EFSA(extended frenet-serret algorithm)算法.用这种算法规划了无轮蛇形机器人的基本运动步态,而且重要的是实现了蛇形机器...     

可重构模块化机器人研究

可重构模块化机器人是机器人学的一个新的发展方向,其研究的核心和基础问题是可重构机器人的模块设计以及模块组合的运动规划。设计了一种新型可重构模块化机器人,该机器人具有独特的平面连接机构,实现了结构、驱动、运动和功能的模块化,能够根据需要重新构形,完成实时任务。分别介绍了模块单元的机械结构设计、连接机构以及基于CAN总线的控制系统结构。构建了基于OpenGL技术和VC++开发平台的机器人仿真实验系统,仿真机器人构形和运动,验证了模块设计的正确性和整体运动构形规划方法的有效性。     

基于双层级CPG的3维蛇形机器人运动控制方法

为实现3维蛇形机器人多模式运动控制,提出了一种基于双层级中枢模式发生器(CPG)的运动控制方法.该双层级CPG网络包含节律层和模式层,节律层的CPG神经元用于控制3维蛇形机器人的俯仰关节组和偏转关节组的相位关系,模式层的CPG神经元用于控制3维蛇形机器人关节组内各个关节的相位差及关节轨迹.首先,利用Kuramoto振荡器对CPG神经元进行建模,并确定CPG网络的层级结构和耦合拓扑;然后,基于蛇形约束曲线计算3维蛇形机器人侧滚运动、侧移运动、滑行运动及转向运动4种典型运动步态的控制参数;最后,通过联合仿真和实验验证该双层级CPG网络的控制性能.由实验结果可知,3维蛇形机器人的侧滚运动、侧移运动、滑行运动以及转向运动的实际速度分别能够达到3.9 cm/s、9.0 cm/s、2.1 cm/s和10.8°/s.因此,该方法能够有效地、灵活地控制3维蛇形机器人的多模式运动.     

基于ROS的蛇形机器人基本仿生运动与自主爬台阶控制

设计了一种带正交关节和主动轮组合的蛇形机器人。该机器人不仅能够实现基本的蜿蜒运动、纵向行波运动、横向翻滚运动和横向行波运动,且针对台阶式障碍物提出了一种自主爬越台阶的控制策略。机器人通过激光测距传感器与头部关节的仰角得到台阶高度,抬起相应高度的关节将头关节搭在台阶上,控制主动轮的推进速度与关节抬起的角速度相结合的方式达到上台阶的目的,并且在运动过程中将头部俯仰关节舵机的负载反馈作为判别下台阶的条件。基于ROS （robot operating system）构建了蛇形机器人仿真模型,并通过仿真与实验验证了机器人的基本运动控制和自主爬台阶控制策略的有效性。     

基于Netvlad神经网络的变磁力吸附爬壁机器人控制系统设计

变磁力吸附爬壁机器人是一种具有快速、灵活移动方式的爬行机器人,但其吸附力难以控制,越障稳定性较差,难以保证机器人的平稳爬行;为实现爬壁机器人在大型建筑结构外表面的自主避障,提升机器人与运动平面之间的吸附紧密性,设计基于Netvlad神经网络的变磁力吸附爬壁机器人控制系统;按照PCB控制要求,连接外置SRAM设备与传感器模块,借助驱动I/O口电路提供的电力驱动作用,控制气动阀门的闭合情况,完成变磁力吸附爬壁机器人控制系统硬件结构设计;建立Netvlad神经网络体系,通过划分控制指令程序任务的方式,确定移植参数取值范围,实现对控制协议的移植处理,联合相关硬件应用结构,完成基于Netvlad神经网络的变磁力吸附爬壁机器人控制系统设计;实验结果表明,在所设计系统作用下,障碍物所在位置与爬壁机器人所在位置之间的实测距离未大于30cm,能够有效实现自主避障,保证机器人与运动平面之间的紧密吸附。     

The “Djedi” Robot Exploration of the Southern Shaft of the Queen's Chamber in the Great Pyramid of Giza,Egypt

There are many unanswered questions regarding the construction and purpose of the Great Pyramid of Giza, Egypt. A climbing robot called “Djedi” has been designed, constructed, and deployed to explore shafts of the queen's chamber within the Great Pyramid. The Djedi robot is based on the concept of inchworm motion and is capable of carrying a long reach drill or snake camera. The robot successfully climbed the southern shaft of the Great Pyramid, deployed its snake camera, and revealed writing not seen for thousands of years. This paper details the design of the robot, including climbing steps in the shaft and lessons learned from experimental deployment. © 2013 Wiley Periodicals, Inc.     

多模块蛇形管道打磨机器人的设计与分析

设计了一种由多个模块构成的蛇形管道打磨机器人,各个模块之间可以快速拆装,其中驱动模块为机器人在管道中前行提供动力牵引．该机器人可以主动适应内径为250 mm~450 mm的直管道、弯管道及其组合管道,可以在管道内部实现以打磨作业为主的作业功能．同时,提出了适用于蛇形管道打磨机器人自身过弯管的速度模型,通过对机器人的力学分析得出各个模块之间相互作用力的计算方法及影响机器人在管道内部转体运动发生的因素．在ADAMS软件中进行了虚拟样机仿真验证,初步验证了蛇形管道打磨机器人的通过性并得出机器人在管道内部前行的最佳匹配．最后,搭建了实验平台,制作了机器人真实样机,验证了机器人对内径为250 mm~450 mm管道的适应性、通过性及作业效果．     

一种用于反恐侦察的爬壁机器人系统

介绍了一种用于反恐侦察的爬壁机器人系统．该系统包括3个部分：真空吸附式两足爬壁机器人、便携式遥控器和无线视频传输模块．其中,基于DSP技术开发的控制器可以使机器人在光滑的壁面上灵活地爬行、转向和跨越．文中提出了一种实现机器人在两个不同倾斜壁面之间跨越的控制算法．实验表明,该机器人体积小、噪声低、隐蔽性好;视频模块图像清晰、传输稳定;整个系统可以满足执行反恐侦察任务的基本要求．     

飞机蒙皮检测机器人的控制和感知总体结构(英文)

介绍了一种基于DSP F2812的飞机蒙皮检测机器人的控制和感知总体结构。机器人控制系统包括移动模块:吸附模块、感知系统和无线通讯模块4个模块。从控制系统的软件和硬件对各个模块进行设计,并根据各个模块之间的联系,建立机器人的控制系统,机器人的感知系统监控机器人的运行,并通过地面主控制机远程控制机器人。通过模块间的实验和蒙皮图像检测实验验证了检测机器人设计方案的可行性和有效性。     

The MATS robot: service climbing robot for personal assistance

The human care and service field requires an innovative robotic solution to make the daily care of elderly and disabled people in both home and workplace environments easier. The European Union (EU) project MATS (flexible mechatronic assistive technology system) has developed a new concept of a climbing robot for this type of service application. The climbing process is performed by moving the robot between very simple docking stations (DSs) placed in the environment. The MATS climbing robot is a symmetrical, five degrees of freedom (5 DOF), self-containing manipulator that includes all the control and communication systems on board. To fulfil the climbing movements successfully, the developed robot is lightweight, about 11 kg for a 1.3 m reach. This article presents real experiments conducted with the robot during its climbing movements and assistance tasks for disabled persons.     

手机遥控抓取机器人的设计

In the complex and dangerous environment, such as high temperature, severe cold, deep sea, outer space and so on, the mo- bile phone remote control grabbing robot is the key to realize the special environmental task. This design is composed of software and hardware. The main control module of the system is controlled by the APP installed on the smart phone, Arduino drive board, steering gear drive, Bluetooth bt-06 and power supply module. The robot can move forward, backward, turn left and right by control- ling the buttons on the mobile phone, and grasp and place the manipulator. The research shows that the robot controlled by Bluetooth is different from the traditional cable connection, which has the characteristics of high reliability, strong universality and low cost. Due to the elimination of cable, the volume of the machine is greatly reduced, and it has absolute advantages in a short distance range.     

Development of a separable search-and-rescue robot composed of a mobile robot and a snake robot

Abstract

In this study, we propose a new robot system consisting of a mobile robot and a snake robot. The system works not only as a mobile manipulator but also as a multi-agent system by using the snake robot's ability to separate from the mobile robot. Initially, the snake robot is mounted on the mobile robot in the carrying mode. When an operator uses the snake robot as a manipulator, the robot changes to the manipulator mode. The operator can detach the snake robot from the mobile robot and command the snake robot to conduct lateral rolling motions. In this paper, we present the details of our robot and its performance in the World Robot Summit.     

Obstacle avoidance of snake robot by switching control constraint

In this paper, we propose an obstacle avoidance method for autonomous locomotion control of a snake robot. The snake robot consists of rigid links, active joints and passive wheels, and can move only by varying its shape. The pass planning for the obstacle avoidance is a complicated problem because the snake robot has many states, control inputs and the under-actuated property. In our proposed method, the snake motion is restricted to a periodic undulate curve (called a serpenoid curve) by an additional control constraint and the undulate curve is tuned by switching the control constraint in order that the snake robot avoids the obstacle. Therefore, the path planning is simplified and the snake robot will achieve the obstacle avoidance with an efficient path. In this paper, we denote the details of our method and investigate the effectiveness of our strategy by numerical simulations.