Analysis of actuating mechanics characteristics for a flexible miniature robot system

Based on the inchworm movement, a miniature endoscope inspection robot system with a flexible structure is designed. The system is actuated by a pneumatic rubber actuator with three degrees of freedom, and it holds its position by air chambers. The actuating mechanics characteristics of the robot are analyzed. An electro-pneumatic pressure system is designed to control the motion of the robot. Results of the calculation and experiments are consistent, and the robot system can move smoothly in a soft tube. __________ Translated from Chinese Journal of Scientific Instrument, 2007, 28(1): 7–11 [译自: 仪器仪表学报]     

一种柔性移动微小机器人系统的驱动力学特性分析

基于尺蠖运动的机理，本文研制了一种具有柔性移动机构的微小机器人内窥镜诊疗系统，该机器人系统采用三自由度空气压橡胶驱动器驱动，通过气囊钳位。分析了机器人系统的驱动力学特性，设计了电-气控制系统控制机器人移动，并通过该电-气控制系统实验测试了机器人系统的驱动力学特性。实验结果表明，理论分析与实验测试结果相符，该机器人系统可在软管内实现平滑柔性移动。     

机器人柔性涂胶系统研究

介绍了一种基于PROFIBUS总线的机器人柔性涂胶工作站的设计方法,运用多智能体系统理论思想,从系统构架和系统控制两方面分析了其系统原理,并着重研究了机器人系统集成技术及其工程实现.该工作站设计过程中采用了模块化的设计方法,不仅缩短了设计周期,同时也使所设计的系统更加稳定可靠.     

用于机器人螺钉柔性装配的夹持器

从机器人螺钉柔性装配位姿调整策略的需要出发,简要介绍了机器人末端适从方式,提出了基于刚度矩阵的适从表达方案,设计并制作出具有良好适从特性的螺钉柔顺夹持器,实验结果表明,该夹持器所具有的较宽位姿适从范围为机器人螺钉柔性装配的实施打下了良好基础.     

机器人在柔性制造系统中的应用

以汽车的轮毂加工单元为对象,阐述机器人在柔性生产线中的应用方法。其中包括机器人与外部信号的硬件连接方式、机器人的编程与操作、机器人各个运行动作的时序控制等,为机器人在其他柔性制造系统的进一步应用提供一个范例。     

呼吸道主动监测微机器人系统设计及研究

设计了一种呼吸道主动监测微型机器人系统,用于实时测量重症监护机械通气中的主要呼吸力学参数.该机器人系统采用三自由度气动人工肌肉驱动器驱动,通过气囊钳位.介绍了机器人机体的构造和运动原理,建立了机器人的动态模型.提出一种模糊小波神经网络控制器对机器人进行控制.将采用模糊小波神经网络控制器与采用小波神经网络控制器及模糊神经网络控制器的控制系统仿真结果进行比较.仿真和实验结果都说明模糊小波神经网络控制器有效地改善了机器人的静动态特性,具有更快的训练速度和更好的控制效果,是一种理想的临测机器人系统控制方法.在猪气管中进行了初步实验,在机械通气情况下监测了气管末端的压力和温度参数.初步的研究结果表明,该柔性驱动的机器人系统可用于主动动态监测人体呼吸道中的呼吸参数.     

柔性装夹机器人工件视觉定位系统设计

针对智能制造平台的需要,建立了基于双目立体视觉的柔性装夹机器人工件定位系统。采用GrabCut算法对采集图像进行图像分割获得目标工件图像;进一步基于SURF特征和极限约束实现工件立体匹配;最后基于视差测距法算法求取目标工件的三维坐标,实现工件的定位。定位误差实验结果表明,定位平均误差为0.276mm,能满足柔性装卸机器人对目标工件的抓取要求。     

协作机器人抓握式柔性夹持器设计

参考变色龙手指抓握原理,使用热塑性聚氨酯材料设计制作了一种协作机器人抓握式柔性夹持器.利用SOLID-WORKS软件建立柔性夹持器模型,并进行结构拓扑优化.将优化完成的柔性夹持器模型导入有限元分析软件WELSIM中进行静力学分析,并通过抓取试验验证了柔性夹持器的有效性.综合分析结果发现,设计的柔性夹持器具有较好的自适应...     

凸轮控制驱动式四足机器人控制系统设计

采用主从式控制模式,研究了凸轮控制驱动式四足机器人的控制系统.简要介绍了四足机器人的机械系统,包括行走系统和转弯系统,分析了凸轮控制驱动的参数原理.在此基础上,采用主从式控制方式,设计了四足机器人的控制系统.分别从控制函数原理、硬件结构和软件结构三方面,重点讨论了以8051单片机为控制器的行走机构和转向机构的控制系统设计.     

基于机器人的柔性电子检具测量系统

针对工业生产中常用的专用实物检具成本高、柔性差、自动化程度低的缺点,提出一种工业机器人柔性电子检具测量系统.以工业机器人为柔性自动化平台,将视觉传感器固定于机器人末端工具上,利用机器人示教功能规划测量路径,通过全局标定技术将局部测量结果统一到全局坐标系中.考虑测量过程中机器人重复定位误差是影响系统整体精度的主要因素之一...     

机器人柔性装配系统优化规划方法研究

本文提出了用基于并行思想的约束网络方法对机器人柔性装配系统进行建模,该建方法改变了传统装配系统的串行设计模式,能较好地利用并行工程概念对系统进行设计。在上述建模的基础上,探索了应用遗传算法求解全局优化问题的途 解决大规模系统 化设计问题提供了一个有效工具。     

Feedforward control of a single-link flexible robot

The computed torque technique is utilized to control the rotary joint of a single-link flexible robot. The technique is implemented by calculating, for a given tragectory, the nominal torque from the rigid body model of the robot. The technique provides feedforward compensation which introduces an additional zero of the closed-loop system transfer function. Using a PD-feedback compensator in addition to the feedforward one “almost” pole-zero cancellation of the dominant closed-loop poles of the system is achieved. The paper shows that the proposed technique generates a better transient response and completely eliminates the steady-state error of the joint variable.     

Contact mechanics of a flexible imprinter for photocured nanoimprint lithography

A flexible imprinter can be used to accommodate substrate or template roughness in nanoimprint lithography. The contact mechanics of a multi-layer imprinter incorporating bending and local deformation is described. With the right combination of dimensions, moduli, and viscosity, the imprinter can transfer a pattern evenly to a non-flat substrate. These concepts have been used to pattern magnetic media for high density information storage.     

柔性冗余度机器人振动主动控制系统特性分析

研究了基于机敏材料的柔性冗余度机器人振动主动控制系统的可控性与可观性。建立了受控系统的状态空间表达式，提出了离散时变系统的可控性与可观性分析的简化判据，为设计状态反馈控制器与状态观测器以改善柔性冗余度机器人的动力学品质奠定了基础。最后，以具有一个位置冗余度的平面3R柔性机器人为例，进行了计算机仿真。     

基于工业机器人的开关柔性组装自动化系统设计

以MD1位单开开关壳体中开关铜件和壳体组装为例,研发和设计了一套开关铜件和壳体组装工序的自动化系统。应用工业机器人、现代传感技术、现代控制理论技术、机械结构原理以及PLC触摸屏技术,研究开关壳体中开关铜件和壳体的装配工艺,完成整套系统的机械结构设计,选型合适的工业机器人,设计相对应的机器人末端执行器,配以精确可靠的PLC集中控制系统。最后研发出一套基于工业机器人在开关铜件和壳体组装工序中的自动化系统。     

Constrained incremental predictive controller design for a flexible joint robot

In this paper, an improved predictive control algorithm for controlling a typical nonlinear flexible-joint robot (FJR) with input constraint is proposed. The receding horizon algorithm, called generalized incremental predictive control (GIPC), utilizes both present and previous states rather than present states only. The GIPC algorithm includes the weighted difference of the current and the previous states and the summation of the control action increments. In order to illustrate the effectiveness of the proposed control strategy, it is implemented to the FJR and the results are compared with those of generalized predictive control (GPC). It is demonstrated that the proposed GIPC algorithm is more robust than the standard GPC method. Furthermore, the constrained GIPC algorithm using the quadratic programming removes instabilities caused by actuator saturation.     

Goals of robot gripper mechanics

This paper is devoted to the methods of computation and analysis of equilibrium positions of the object in the robot gripping device, assuming that the contact between the object and gripper is maintained in a finite number of points.Problems of construction of computation models which make it possible to determine the reliability of holding an object in the gripper of an industrial robot in operation are considered.To compute the gripper carrying capacity, the authors developed a procedure involving a system of seven equilibrium equations for the “object-gripper” mechanical system: when the equations are solved, the carrying capacity of the gripper can be estimated and its exhaustive characteristic plotted, which is the area of rigid fixation within the space of acting forces and moments.The results of the present study can be used when developing the robot devices, optimizing their parameters, or estimating the reliability of object holding in auxiliary transfer devices, feeders and positioners (such as spools, dispensers, special holders, etc).     

内窥检查机器人柔性移动机构设计

根据蚯蚓蠕动原理,设计了用于肠道检查的内窥检查机器人移动机构,并进行了实验测试。蠕动式柔性移动机构除了实现移动功能外,还可通过充气膨胀的橡胶囊在机器人与肠道之间建立一个柔软的安全缓冲层,以避免在机器人运动过程中对人体内部软组织造成的擦伤和拉伤。     

含柔性吸附材料的攀爬机器人振动特性与稳定性分析研究

为了提升攀爬机器人壁面运动稳定性从而提高其工程应用能力。针对攀爬机器人壁面运动过程的振动与动力学耦合特性问题,本文设计制作了一种含柔性吸附材料的攀爬机器人。基于刚柔耦合原理,获得刚性体与柔性体运动学递推关系,利用拉格朗日原理建立攀爬机器人动力学方程。推导得到反应动力学耦合程度的数学模型。通过仿真分析得到运行相同位移情况下,通过调整加减速时间比例使得机器人振幅下降35%,分析得到一定范围内攀爬机器人刚性质量与吸附材料弹性模量增加通过降低动力学耦合程度降低攀爬机器人振动响应。通过样机实验测量了攀爬机器人负载能力与不同运动阶段真空度与流量的稳定性。研究为攀爬机器人的驱动控制策略与工程应用奠定基础。     

基于复合控制策略的柔性关节机械手轨迹跟踪研究

目前常用的柔性关节机械手运动控制策略设计中,存在的主要问题是关节的加速度与跃度必须准确已知,这对测量带来了极大的困难,同时会对系统引入测量噪声.为解决该问题,提出了复合控制策略.将系统分为刚体模型与柔性模型的组合,对两个模型分别设计控制器以达到机械手关节轨迹跟踪的目的.以一个双臂柔性关节机械手轨迹跟踪为例,仿真结果表明,该复合控制策略可以实现柔性关节机械手的轨迹跟踪要求,具有一定的可行性.