六轮滑动转向爬壁机器人壁面运动动力特性分析

针对一种六轮滑动转向爬壁机器人的壁面运动动力学问题开展了相关研究。通过引入驱动轮纵向滑动率,建立了考虑机器人纵向和侧向滑动的运动学模型。基于车辆动力学理论中的轮胎离散模型,分析了驱动轮与壁面之间的摩擦力学特性,进而建立了机器人壁面滑动转向动力学模型。基于上述模型,仿真分析了不同壁面倾角下机器人运动过程质心运动轨迹、质心侧向滑动速度、右侧驱动轮的总驱动力和纵向滑动率的变化规律,为机器人的运动控制和路径规划提供了参考依据。     

六轮车辆滑移转向动力学建模和运动特性分析

轮式滑移转向车辆由于其机动灵活和结构简单可靠而具有广泛的应用价值。针对一种六轮车辆,车轮触地点的速度分析、轮轴转动副摩擦分析和车辆力平衡关系,建立了稳态滑移转向时的动力学模型,分析了车辆主要结构参数和左右侧车轮转速的不同对滑移转向的瞬心位置、转向角速度和车轮所需力矩的影响规律。研究结果可为六轮车辆的合理设计和实现滑移转向时的轮速控制与驱动提供理论依据。     

轮足式磁吸附越障爬壁机器人设计与分析

针对现有爬壁机器人负载能力弱、复杂障碍地形下适应能力差以及运动柔顺性不足等特点,提出了一种基于轮足复合式运动与非接触变间隙永磁吸附的柔顺越障爬壁机器人。在分析石化储罐、船舶等非结构化设备作业环境特点和功能需求的基础上,融合构型主被动理念,设计了机器人移动本体并对主被动越障步态进行了规划;对机器人在不同工况下的稳定性进行分析,建立了机器人安全吸附的数学模型;建立了机器人直行与转向下的动力学模型,分析了机器人的转向灵活性;结合机器人金属立面智能控制需求,对机器人的智能控制系统进行了设计。通过样机平台实验表明,机器人能够实现灵活的主被动越障,具有自适应柔顺运动以及大负载的能力。     

模块化可对接爬壁机器人

针对单体爬壁机器人越障能力低而多关节爬壁机器人壁面运动能力差的问题,提出了一种具有对接能力的模块化电磁吸附爬壁机器人设计。主要介绍了单体吸附爬壁模块、越障关节结构设计以及爬壁机器人的控制系统设计。该机器人的单个模块能够独立吸附行走,而多个模块对接后则能利用越障关节完成壁面越障。实验证明此种模块化可对接爬壁机器人爬壁性能良好,不仅能在壁面进行越障,且能够在单目视觉系统导引下实现壁面对接和分离。     

基于GPL模型的仿生爬壁机器人路径规划

为了研究基于GPL模型的仿生爬壁机器人路径规划问题,提出了一种适合GPL模型的路径规划方法。首先对基于GPL模型的爬壁机器人进行了简单介绍,通过对GPL模型进行运动学、静力学分析,研究了该构型攀爬运动时机器人路径对攀爬能力的影响;其次,基于足端力最优得到了GPL模型腰关节的运动曲线,实现了路径规划;最后,采用ADAMS仿真验证了分析结果的正确性。结果表明,该方法可以解决基于GPL模型的爬壁机器人路径规划问题,同时研究结果也揭示了壁虎等生物原型采用摆动爬行而不是直线爬行的运动合理性。     

基于旋翼负压混合吸附的爬壁清洗机器人系统动力学性能研究

针对爬壁清洗机器人越障时,负压装置的吸附力下降导致吸附不稳定的问题,设计了一种旋翼负压混合吸附工作的多边形履带清洗机器人,并对爬行稳定性及越障性能进行了动力学分析。首先根据机器人爬壁的运动原理,建立机器人沿玻璃幕墙上的动力学模型,计算出电机理论驱动力矩;其次分析机器人在跨越障碍过程中的运动模型,结合与壁面接触的实际受力状态,对越障过程中关键阶段的本体倾翻、滑移两种失效形式进行运动学和动力学分析;然后根据玻璃幕墙实际的障碍高度,确定多边形履带的参数和理论驱动力矩的大小,并研制了实验样机进行爬行和越障试验,结果表明所设计的机器人具有良好的越障性能。     

磁隙式爬壁机器人的研制

大面积钢质表面预处理(如船舶表面除锈、大型储罐表面除漆等)专用的重载爬壁机器人设计,其技术关键是机器人的吸附效应,即吸附可靠、行走灵活。传统的爬壁机器人有两种吸附方式:真空吸盘式(其不适应重载)和磁吸式(其爬壁运行不灵活)。磁隙式爬壁机器人将真空吸盘式与磁吸式相结合,互补增强机器人的吸附效应,其磁隙结构即将磁履接触壁面吸附改为磁块单独安装不与壁面直接接触,通过调节其间隙改变磁隙效应。该机器人质量75 kg,且要重载几十米长的超高压软管和真空管,作业时管内充满水,专用于船舶表面自动化除锈等作业,实现了钢质表面用水作业,即除即干不返锈的目标。介绍爬壁机器人的设计原理、受力分析、磁隙效应和工业试验。应用表明磁隙式爬壁机器人满足了重载作业、灵活行进、吸附可靠的诸项要求。     

轮式超声波检测爬壁机器人稳定性分析

针对圆柱型储罐检测要求,设计了一种轮式超声波检测爬壁机器人,分析了机器人爬行器能够适应的曲率半径范围。通过稳定性分析,建立了处于任意壁面倾角任意姿态爬行器的力与力矩平衡方程,分析了爬行器失稳形式及其产生原因。通过MATLAB仿真分析得到爬行器两种主导失稳形式,求得防止爬行器失稳最小吸附力,并分析了稳定吸附力与重力和壁面倾角以及姿态角等参数的定量关系。结果表明:爬行器的主导失稳形式是壁面滑移失稳和横向倾覆失稳,爬行器在壁面倾角处于π/2时稳定性最低,减轻爬行器重量稳定性会提高所需吸附力会减小。     

六自由度机器人圆弧平滑运动轨迹规划

通过空间3点,求出空间圆弧的参数方程;根据机器人运动学转换矩阵,将空间圆弧参数方程转换到圆心所在平面内,利用7次多项式方法进行规划.通过四元数球面线性插值,对机器人姿态进行规划,得到平滑圆弧运动.     

一种新型机器人多自由度关节的路径规划方法

介绍了一种新型机器人多自由度关节的结构,对该关节路径规划问题的特殊性进行了分析和探讨,并在此基础上提出了一种将路径空间中的点映射到β-γ平面的路径规划新方法———β-γ平面规划法。该方法通过在上位机上进行β-γ平面路径规划,控制下位机来驱动基于超声波电机控制的关节,使关节沿规划的路径指向空间目标点并避免进入死区。通过建模和仿真,证实了该方法可以降低路径规划的难度,使之变得简单直观。     

基于UG／OPEN GRIP的机器人堆焊路径规划

通过UniGraphics二次开发平台UG／OPENGRIP实现切片和路径规划算法,完成UG模型的切片、路径规划的自动生成。对机器人代码生成系统进行了介绍,并将RP技术与熔焊技术相结合,利用UG二次开发对三维实体进行直接适应性切片,提高了切片的速度,克服了传统切片方法由于采用三角形面片逼近三维物体模型所引起的精度不高的问题。另外,针对不同的零件类型采取不同的路径规划方法,形成连续运动路径,从而不同程度地提高了成型效率和零件的成形质量。     

智能移乘护理机器人室内路径规划方法研究

为了帮助失能老人实现在家庭环境中床、轮椅、沙发、厕所马桶等生活器具之间的移动,室内智能移乘护理机器人需要完成从任意初始点、任意起始位姿开始,将人无碰撞、安全运送至目标点,并且在运送过程中完成机器人头尾前进方向转换等任务,这些都对机器人的路径规划能力提出了要求.鉴于此,采用分段式路径规划方法,通过对中间转换位姿的恰当选择...     

全向轮机器人路径规划与导航系统设计

全向轮机器人因不存在非完整性约束可向任意方向做直线运动而不需事先做旋转运动,可执行复杂的弧线运动。介绍了一种基于正交码盘与陀螺仪建立的全向轮底盘定位系统与基于Bezier曲线路径规划的机器人导航算法。以13年亚太机器人大赛国内选拔赛参赛机器人为平台,通过研究三轮全向轮底盘的运动特性,以DSP+FPGA为控制核心,结合外部传感器实现了对机器人的运动控制,使其能够跟随基于Bezier曲线规划的路径运动。实验表明,该套控制系统具有良好的运动控制精度,并在比赛应用中满足了高速、精确的底盘运动控制要求。     

基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划研究

为了提高机器人路径规划算法的收敛速度和收敛精度,提出了基于改进遗传算法的机器人路径规划方法。介绍了栅格建模方法,分析了传统蚁群算法原理。提出了蚂蚁相遇策略提高了算法搜索效率,提出了蚂蚁回退策略避免陷入U形陷阱,设置了信息素感应阈值扩大了算法前期的搜索范围,改进了信息素残留方法使蚁群能够记忆最优路径,提出了信息素自适应调整方法,兼顾了算法前期的大范围搜索和后期的快速收敛。经仿真实验验证,相比于传统蚁群算法,改进算法具有更快的收敛速度、更优的规划结果,且改进算法的蚁群轨迹更加集中至最优解附近。     

移动机器人全覆盖路径规划算法研究

针对静态未知环境下移动机器人全覆盖路径规划问题,提出了一种改进优先级蚁群算法.该算法首先通过机器人本体上的传感器构建基于动态栅格法的工作环境;综合考虑栅格属性、机器人转向、邻域栅格距离和未覆盖区域面积大小的基础上构造优先级启发规则,然后利用该规则进行路径全覆盖工作.针对机器人工作过程中出现的死锁问题,文章提出采用蚁群算...     

机器人导航路径的动态细化分工花授粉算法规划

为了减少机器人点对点工作路径长度,提出了个体动态细化分工花授粉算法的路径规划方法.以花授粉算法为基础,将花粉按照适应度划分为精英个体、优等个体、差等个体,并对个体进行动态细化分工.精英个体引领进化方向,优等个体使用改进搜索方式进行寻优,差等个体使用柯西变异逃出局部最优,由此提出了个体动态细化分工花授粉算法.使用个体动态...     

基于动态自确定并行模糊聚类鸡群优化算法的水稻机器人路径规划

为了有效提高水稻机器人路径规划精度,提出了 一种基于动态自确定并行模糊聚类鸡群优化算法的水稻机器人路径规划方法.首先,构建基于碰撞威胁度、路径长度和路径平滑度的极坐标水稻机器人路径规划模型,在降低问题求解维度的同时,提高了机器人路径规划的可行性.其次,设计动态自确定并行模糊聚类鸡群优化算法(DMCSO),该算法利用动态...     

基于分组蚁群算法的复杂零件视觉检测机器人路径规划

大型压铸零件是汽车工业中常用的一种零件,具有结构复杂、单件价值高、质量要求高、性能一致可靠等特点.这一类复杂零件大部分需要采用全检形式进行检测,对此,基于分组蚁群算法进行复杂零件视觉检测机器人路径规划.通过非均匀二叉树法,对检测目标进行目标空间建模,计算得到机器人及检测装置在检测环境中的运动可行域.根据机器人在检测目标...