机器人挠性手臂的结构与设计

本文阐述了机器人挠性手臂的工作原理及主要部件的结构设计原则,并对其进行了运动学分析。作为实例,文中给出了具有五级臂杆的挠性手臂结构设计样图。     

座椅式下肢康复机器人结构设计与实验分析

针对下肢运动障碍患者,设计了一种座椅式康复机器人。视座椅式康复机器人与患者为一个整体,在座椅式康复机器人机械腿连杆上施加载荷,针对座椅式机器人坐式姿态,进行运动学分析以及轨迹规划。利用Matlab软件仿真得到数值模拟结果,验证了运动空间规划的合理性。     

双足机器人结构设计与步态规划

为了增强机器人的行走效率,使机器人的步态更自然,且具有良好适应复杂路况的特点,设计了一款双足机器人研究平台,并建立双足机器人行走机构的运动学模型,同时对机器人的前向运动进行了步态规划,从而提高了机器人运动过程中的稳定性.采用三次样条插值方法得到机器人各关节的平滑运动轨迹.     

谐振式微型管道机器人设计与实验

针对直径在18~30 mm范围内的细小管道难以检测的问题,提出一种微型机器人。该机器人采用谐振原理驱动,简化了传动机构。由微型电机带动偏心轮旋转作为激励源,建立了机器人在管道壁约束下的数学模型,求解机器人柔性足与管壁碰撞产生的角加速度和接触点位置,分析了机器人的运动机理。研制机器人样机,并搭建管道试验环境,进行速度和牵引力测试实验。最小样机尺寸15 mm×15 mm×22 mm,由实验结果得出:样机在8 V电压下,速度最高可达到68.29 mm/s,功耗约为0.15 W,最大爬坡角度30°。     

一种教学机器人控制系统研发

为满足开放式教学的要求,设计了一种教学机器人,提出了控制系统的总体结构,设计了控制系统的硬件和软件,实验表明此控制系统能够较好地控制教学机器人．     

微创手术机器人远程运动中心机构的设计和实现

在对微创手术的作业要求及运动自由度等参数分析的基础上,提出了一种新型的RCM机构方案并对其进行详细的机械结构设计;运用D-H法进行机械臂的正运动学求解,并以此绘制机械臂的工作空间;基于对微创手术过程的分析,利用三维软件UG对远程运动中心机构典型运动过程进行了虚拟仿真,并用有限元分析软件ANSYS对重要部件进行强度分析。实验结果表明,所设计的远程运动中心机构能够较好地完成手术规划,满足微创手术要求。     

井架攀爬机器人的设计与仿真

针对石油井架的工作环境,设计了一种井架爬行机器人,以代替人工完成井架攀爬和检测任务。首先,通过工作需求确定了机器人的结构;其次,根据D-H(Diffie-Hellman)参数法求解了机器人机械臂转动以及越障的运动学方程,采用蒙特卡洛法计算得到机器臂的运动空间;最后,利用ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems)仿真得到攀爬机器人在静止检测时机械臂转动对履带车吸附稳定性的影响以及越障过程中电永磁吸附足的稳定性。研究结果表明,该井架攀爬机器人可以在井架上稳定工作,且速度快于同类爬行机器人,最大拖动负载为21 kg。在机械臂旋俯仰及旋转过程中,履带车质心的波动幅值均小于0.1 mm。越障过程中,前端电永磁吸附足均不会发生侧滑、倾覆以及下滑等现象。     

油气管道爬行机器人的设计及仿真实验

针对新建无流体管道、非常规流体管道、分支管道和逆流体流向管道等特殊工况下,传统介质推动机器人无法完成作业的问题,对能够适应特殊管道工况的油气管道爬行机器人进行了研究,完成了一种气动式爬行机器人的详细设计,包括结构设计和控制系统设计等.利用ADAMS虚拟样机软件对油气管道爬行机器人在U型和90°管道的动力学进行了仿真分析.结果表明,该油气管道爬行机器人具有一定避障和过弯能力,可以完成油气管道特殊工况下的检测和维修.     

农林机器人本体设计与优化

运用机电工程现代设计方法研究机器人多智能体调控技术,构建机器人平台,设计了一种具有冗余自由度、小臂具有可变尺度的变胞功能的执行结构,建立了工作空间正逆问题的数学模型,优化求得最小包容工作空间的主连杆几何参数,实现了农林机器人可扩展性、灵活性和多重构性功能。     

以人体运动为参照的仿人机器人设计参考准则

为解决仿人机器人设计以经验设计或运动仿真验证为主,尚不存在以人类自身为参照,考虑走跑跳等多种运动行为要求下的初始设计方法问题,对人体多种运动行为进行运动捕捉与足底力测量,选择人体运动过程中关节力矩和关节功率作指标表征仿人机器人应达到的极限驱动能力。利用PhaseSpace三维运动捕捉系统和自行研制的至少5倍于体重的大量程集成化测力鞋系统对6名成年男性进行了走跑跳等运动行为的运动捕捉与足底力的测量实验,根据得到的149组实验数据,分析总结人体走、跑、跳等运动行为特征;采用牛顿-欧拉法对人体下肢机构进行逆动力学计算,用多元非线性拟合法拟合计算结果得到了各关节最大驱动力矩及功率方程式。综合归纳给出了不同运动方式下仿人机器人设计参考准则,为走跑跳等多运动方式仿人机器人的设计提供了参考。     

竖笛演奏机器人的设计研究

随着科技的发展和人类生活品质的提高,以器械演奏为代表的娱乐机器人的发展尤为迅速。文章应用电磁铁组件、电磁比例阀、竖笛等器件,设计了竖笛演奏机器人的机械结构;编制计算机上位机软件,对乐曲的简谱进行输入并解码、编码,生成下位机可以识别、执行的代码;以ARM微处理器为控制核心实现竖笛演奏机器人的气流气压与流量以及手指配合运动的控制。通过调试,竖笛机器人实现了吹奏基本乐曲的功能。并对调试过程中存在的问题以及进一步的研究方向进行了讨论。     

教学机械人关键部件的设计与研究

介绍了教学机器人的主要结构,采用ANSYS软件对关键部件连接法兰进行了优化设计,并且分析了连接法兰的振动型式,为机器人整机合理设计提供了一定的理论基础.     

On set-point tracking control of dexterous robot hand

A model-free set-point tracking control approach of multi-fingered robot hand is presented.The set-point tracking controller,which has the structural form of PD controller,is composed with a combination of feedforward term,feedback term and saturation control term.The controller does not require the explicit use of dynamic modeling parameters.Experiments performed on the HIT/DLR hand demonstrate the effectiveness of the proposed approach in performance improvement and real-time application.     

一种地震搜救机器人运动结构设计研究

地震作为最危险的地质灾害之一,具有无法预知、破坏力大、易引发次生灾害等特点,时刻威胁着人类生命财产的安全。设计了地震搜救机器人,给出了其功能模块,研究了一种可变位的履带运动机构以提高地震搜救机器人的越障和避障能力,采用三自由度云台机构,实现摄像头的多角度拍摄。开发了机器人的控制系统。采用设计完成的地震搜救机器人进行了相关验证实验。实验结果表明该机器人初步实现了设计功能,可实现0～1000米范围内的远程控制和图像传输。进一步完善后,具有应用于地震救援的重要工程和实用价值。     

一种具有稳定平台可全向滚动的球形机器人设计与分析

提出了一种具有稳定平台的全向滚动球形机器人装置．该球形机器人由装在球体内部、相互垂直布置的两台伺服电机驱动,可在平面上全向滚动．在球形机器人内部有一个稳定的仪器、设备搭载平台,这个平台在球体全向滚动过程中始终保持稳定的姿态而不随球体一起滚动．介绍了该球形机器人的结构原理,基于其运动的非完整约束,利用广义欧拉角给出了其运动微分方程,建立了该球形机器人的运动学模型,结合实例对该球形机器人进行了运动分析和仿真．