内窥镜操作机器人灵活性分析及仿真验证

在微创手术中为了使内窥镜的姿态满足外科手术的需求,借助于服务球、服务点、服务区的概念给出机器人灵活度空间的分布.根据七自由度内窥镜操作机器人结构特点,采用位姿分解方式求得位置运动学解析逆解.针对微创胸腹腔手术的临床需求,分析了该机器人的灵活性,提出了内窥镜操作机器人灵活度空间分布的分析方法,并通过数值方法对工作空间内任意点仿真得到机器人灵活度的空间分布.对机器人逆解和灵活度分布进行仿真验证,证明该方法的正确性,表明内窥镜操作机器人的灵活度满足实际的手术需求.掌握运动学和灵活度空间分布,为后续机器人控制方法的实现和术前的路径规划提供了必要的理论依据.     

焊接工业机器人灵活性分析及仿真研究

针对一种焊接工业机器人,采用蒙特卡罗方法和运动学分析方法,分析了焊接工业机器人的工作空间。通过仿真可方便的判断机器人工作空间中是否存在空洞或空腔。利用灵活性、灵活度和服务球的概念,分析了机器人工作空间中任一点的灵活度,求出了机器人的灵活工作空间,为后续开发和优化焊接工业机器人的使用性能和灵活的工作范围提供了参考依据。     

焊接工业机器人灵活性分析及仿真研究

针对一种焊接工业机器人,采用蒙特卡罗方法和运动学分析方法,分析了焊接工业机器人的工作空间。通过仿真可方便的判断机器人工作空间中是否存在空洞或空腔。利用灵活性、灵活度和服务球的概念,分析了机器人工作空间中任一点的灵活度,求出了机器人的灵活工作空间,为后续开发和优化焊接工业机器人的使用性能和灵活的工作范围提供了参考依据。     

可满足微创手术灵活工作空间的混联机器人研究

针对微创手术对机器人提出的高灵活性要求,设计出一种具有混联结构的微创外科手术机器人,并通过灵活工作空间分析进行结构优化。为合理布置手术切口及规划手术路径,利用末端手术工具服务球和服务区进行工作空间灵活性分析,通过数值解得到混联机器人工作空间内任意点的灵活度,并绘制出工作空间水平截面灵活性分布图,为手术切口位置和工具杆末端运动路径提供工作数据;再以工作空间水平截面灵活度大于0.85的灵活点数目作为评价指标,定量分析了姿态机构腕关节转角范围及手术工具杆长度对灵活性的影响,为微创外科混联机器人的结构优化提供了计算依据。仿真对比和优化后的实物实际运动结果均证明了该混联机器人可满足微创手术的灵活性要求。     

机器人空间机构理论的应用──对工程机械悬伸操作器的运动分析

本文应用机器人空间机构理论对工程机械悬伸操作器进行了运动分析，建立了液压挖掘机悬伸操作器的运动仿真模型，并在ＩＢＭ－ＰＣ／ＸＴ微机上对某台２０吨级反铲液压挖掘机的悬伸操作器的运动性能进行了全面仿真。     

操作器混合控制稳定和鲁棒性分析

从力位耦合的角度，分析了机器人操作器工作空间动态参数和期望的暂态响应对混合力位控制方案中力位增益选择的影响。结果保证了控制稳定和鲁棒性，并指出了其物理意义。     

一种新型空间蛇形机械臂运动学特性研究

针对当前空间机械臂存在的工作空间较小、灵活度较低等运动学方面的问题,提出了一种新型空间蛇形机械臂,取代传统的空间机械臂,并以此为研究对象,对其工作空间和灵活度等运动学特性开展了建模与仿真分析。仿真结果表明,空间蛇形机械臂在臂杆数目较少的情况下,可以提高自身的运动学冗余度,避免由于动力学奇异特性带来工作空间减小的缺陷,增大机构自身的路径无关工作空间的范围,同时可以有效地增加臂杆末端操作的灵活度。     

基于灵活度的6R型弧焊机器人灵活性分析研究

针对常见的6R型弧焊机器人,本文分析研究了其工作空间的灵活性。首先,借助服务球得到了6R型弧焊机器人的工作空间内任意点的灵活度的计算方法;然后选取了6R型弧焊机器人工作空间内三个具有代表性的点,并求解出这三点的灵活度,通过仿真得到了机器人灵活性在工作空间截面上的分布规律;最后,针对给定的平角焊任务,求解出了其定方位工作空间。结果表明,此研究对6R型弧焊机器人中的选型、尺度综合、轨迹规划和蔽障等问题具有重要的指导作用。     

一种新型多回路闭链机器人的工作空间分析

以一种新型多回路闭链机器人为研究对象，在位置分析的基础上，对其进行了工作空间分析，找到了影响该机器人机构工作空间的因素，提出了一种确定该类机器人工作空间边界的有效方法，并且列举了一个算例以示该方法的可行性．最后，从工作空间的角度提出了一个比较有意义的性能参数：相对工作空间．该参数可以作为从工作空间这一角度衡量某并联机器人性能好坏的指标。     

壁面机器人控制系统设计

介绍了一种壁面机器人的微机控制系统,包括机器人操作器的控制系统和负压源的双泵冗余控制系统,机器人操作器采用分布式单片机控制系统,并采取有力措施妥善解决了机器人主机及各控制模块之间的通讯问题,首次提出了采用双泵冗余控制的方法,提高壁面机器人的安全性,重点论述了双泵冗余控制的机理,大量实验证明该控制系统切可行、工作可靠,对提高壁面机器人的性能,特别是安全性效果十分显著。     

基于多目标结构参数优化的微创手术机器人设计

为提高手术机器人的通用性,根据不同微创手术工作空间要求和操作要求设计了一种具有8自由度的通用性微创手术机器人,构造了包含运动学和动力学特性的多目标优化函数,利用遗传算法对含有运动学和动力学的双响应指标进行优化获得了具有较高灵活度的结构参数,为后续结构设计提供了良好的理论基础。     

多工位工作岛式抛光机器人工作空间分析及布局优化

为了提高水龙头等工件的抛光效率,提高抛光精度及质量,设计了新型多工位工作岛式抛光机器人.为使该机器人结构更加紧凑,在建立抛光机器人运动学和逆运动学方程基础上,分析了该机器人的灵活加工空间,提出采用多目标的粒子群法对抛光机器人的多个布局参数进行优化分析.该方法同时对抛光机器人的2个重要布局参数进行了优化,并应用粒子群法计算该机器人抛光不同大小工件时各自由度的最大关节空间.最后通过分析抛光机器人在不同工作平面上的灵活加工点验证了优化结果的正确性.实验结果表明,优化布局后的机器人完全能满足指定工件的抛光加工需求,并有较大的加工余量,获得了较好的实验抛光效果.     

平面并联机器人的运动及灵巧度分析

研究一种三自由度平面并联机器人的运动学求解,同时探讨了该机构灵巧度指标在工作空间内的分布规律、并联机器人的任务规划和控制意义,为该种平面并联机器人的进一步研究和实用化提供理论基础.     

高集成三自由度解耦球型手腕

针对空间机器人手腕集成度低和灵活性差的问题,提出一种由相对独立运动链组成的三自由度解耦球型手腕机构,采用双万向节和双半球结构来保证腕关节的紧凑性与灵活性.分析运动传动关系和工作空间区域,完成三自由度解耦球型手腕的结构设计,推导正、逆运动学方程和雅克比矩阵,分析结构解耦和运动解耦特性,建立作业空间与关节空间的运动传递关系.构建三自由度解耦球型手腕试验平台,进行侧摆、俯仰、自转试验和末端运动轨迹验证试验.研究结果表明,解耦球型手腕运动灵活、平稳,姿态角调整范围大,轨迹跟踪准确.     

串联机器人机械臂工作空间与结构参数的分析

现代工业中,应用的重要的创新性技术之一即为机器人,研究机器人工作同时兼具科研价值与社会价值,会深远的影响社会及经济的发展.串联机器人是机器人中的一种类型,其机械臂工作空间与结构参数主要体现出了其工作性能,通过分析这两种属性后,可对串联机器人运动灵活程度做出准确的了解.基于此,本文即对串联机器人机械臂工作空间与结构参数做出分析.     

新型三肢体腿臂融合机器人的研制

基于功能仿生原理研制了一种新型三肢体腿臂融合机器人.通过在每个肢体末端配置永磁吸附足和操作器,使机器人可利用肢体分时复用完成移动和操作任务,并具有多种灵活的移动步态和操作方式.通过机器人的基本运动步态实验及操作物品实验,验证了所研制机器人的实用性.     

六自由度微动并联机器人工作空间分析

以实际研制的微动并联机器人为研究对象,对其工作空间进行了分析。首先给出了微动并联机器人的机构组成及工作原理,依据本身结构特点,分析了影响工作空间的约束条件。为了得到机器人带有倾斜调整能力的工作空间,采用合适的欧拉角表达运动平台的姿态,给出了运动学逆解的求解方法,并在此基础上利用数值法通过空间扫描边界点的方式获得了机器人定姿态工作空间和灵活姿态角为700μrad工作空间。该分析方法对微动并联机器人设计及性能评价具有重要意义。     

未知环境探测的多机器人协作策略研究

提出了一种基于观测点融合的改进免疫网络探测算法,完成多机器人对未知区域的快速、高效的探索任务．该算法在大大减少通信量,又能准确计算各全局观测点花费的情况下,将不同机器人的局部观测点融合在一张地图上,使机器人的协作能力充分发挥．利用T细胞函数修正了免疫网络浓度模型,同时免疫模型参数的确定考虑各观测点的扩散度和探索方向对系统性能的影响．将仿真试验与市场法和基本免疫算法比较,结果证明INEA算法使机器人之间的协作程度明显提高,而增加观测点扩散度和探索方向一致度指标,加快了系统的探索效率。     

未知环境探测的多机器人协作策略研究

提出了一种基于观测点融合的改进免疫网络探测算法,完成多机器人对未知区域的快速、高效的探索任务.该算法在大大减少通信量,又能准确计算各全局观测点花费的情况下,将不同机器人的局部观测点融合在一张地图上,使机器人的协作能力充分发挥.利用T细胞函数修正了免疫网络浓度模型,同时免疫模型参数的确定考虑各观测点的扩散度和探索方向对系统性能的影响.将仿真试验与市场法和基本免疫算法比较,结果证明INEA算法使机器人之间的协作程度明显提高,而增加观测点扩散度和探索方向一致度指标,加快了系统的探索效率.     

新型四臂扶持式康复机器人设计

针对现有康复机器人以健康者为分析模型,灵活度受到限制,脑卒中患者步态康复效果受限的问题,利用医工结合分析治疗师手臂生理结构,模仿治疗师康复手法,建立治疗师手臂模型,创新设计四臂机器人,测量人体髋部运动空间范围,利用运动学仿真得到机器人运动空间范围.结果表明:设计的四臂康复机器人运动空间远远大于人体髋部运动空间,验证了机构的合理性,实现了治疗师手法步态训练模拟,为后续治疗师手法再现模拟提供了基础.