双臂手移动机器人空间桁架内避障移动研究与仿真

基于八自由度空间桁架用双臂手移动机器人,进行了机器人手爪结构设计。给出了末端手爪位姿确定方法。推导出逆运动学解析解、回避关节极限作业准则;在机械臂回避窗口型障碍理论基础上,进行了机器人回避障碍桁架杆的避障分析。最后,利用ADAMS软件进行了机器人虚拟样机运动仿真实验,并进行了基于试行错误方法的关节控制器设计和调试。     

基于腰关节力矩补偿的仿人机器人快速步行模式生成

为了有效地提高仿人机器人动步行能力,利用基于预观控制的ZMP 步态生成模式的优点并引入脚尖 脚后跟与地面间的旋转关节,生成了机器人的质心和踝关节轨迹．同时,为了得到更快的步行速度,提出了侧向质 心摆动幅度递减和腰关节偏摆力矩补偿的方法．最后在虚拟物理环境下,利用动力学仿真软件实现了虚拟3-D 仿人 机器人快速动步行．仿真结果证明了所采用方法的有效性．     

加工工艺误差的分布对公差统计分析的影响

把零件尺寸误差分为加工工艺误差和工艺误差均值漂移两部分。探讨了工艺误差为非正态分布、工艺误差均值漂移为均匀分布或正态分布情况下的尺寸误差统计特性。阐述了封闭环尺寸公差计算式中相对分布系数的取值原则。举例说明了该公差分析方法的应用过程。     

空间桁架用双臂手移动机器人设计与仿真分析

面向于桥梁、体育场馆建筑、塔类基础设施以及宇航领域空间桁架结构检测和维护作业的自动化，提出一种可在空间桁架内自由穿行的双臂手移动机器人，通过方案分析与对比确定了该机器人移动方式及机构方案为：双臂手交替抓取移动、6-D．O．F关节型串联机构；进而进行了机器人实际结构设计及其虚拟样机设计；并推导出了逆运动学解；最后，利用Adams软件进行了在桁架内穿行移动运动仿真，由得到的各关节驱动力矩曲线、数据验证了该机器人设计的正确性和移动能力。     

新型PITCH—ROLL—YAW关节机构研究

通过双环解耦轴承的设计，解决了ＰＩＴＣＨ－ＲＯＬＬ－ＹＡＷ全方位腕机构运动干涉问题，并进一步设计了一种新型的能够在精确制造下不发生运动干涉的ＰＩＴＣＨ－ＲＯＬＬ－ＹＡＷ关节机构，其中关键技术是双环解耦轴承及转动导轨的设计。该关节机构无奇异现象，可用于机器人拟人壁的肩、腕关节。     

基于直齿轮传动和双环解耦的柔性手腕原理与运动学分析

由于ｐｉｔｃｈ、ｙａｗ运动耦合干涉问题一直没有被提出和解决，使得现有的柔性手腕机构中必须采用复杂、加工困难的球齿轮传动以满足ｐｉｔｃｈ、ｙａｗ机构运动的特殊要求．基于作者提出的双环解耦原理解决了不需球齿轮传动实现ｐｉｔｃｈ－ｙａｗ－ｒｏｌ柔性腕机构的关键问题，因而采用通常的直齿圆柱齿轮传动方式不需特殊加工即避开了球齿轮传动复杂和加工困难的问题．此外，提出和设计的柔性手腕在机器人柔性臂设计方面也有参考价值．     

双臂手移动机器人地面行走的研究

分析了双臂手移动机器人的系统配置及地面行走的步态规划方法;推导了实际机器人和虚拟样机中的ZMP测量方法;为实现稳定行走,提出了一种基于ZMP误差的针对关节角的步态补偿方法;最后,利用Adams与Matlab/Simulink进行了机器人虚拟样机联合仿真实验,得到各关节驱动力矩曲线、补偿关节角曲线,验证了步态补偿方法的正确性和双臂手机器人的地面移动能力。     

仿人头像机器人“H＆Frobot-Ⅲ”语音及口形系统研制与实验

为进一步研究仿人头部器官及面部表情的行为智能,以及机器人与人类交流问题,首次将口形及其与语音协调问题引入到表情机器人系统,并进行研究。在已研制成功的具有面部表情及视觉仿人头像机器人系统“H＆Frobot-Ⅱ”基础上,根据人面部运动肌肉解剖学及Ekman面部表情编码系统FACS,论述了口部动作驱动点设置、口形驱动机构及控制方法,设计、研制了语音及口形系统;最后给出了机器人“H＆Frobot-Ⅲ”的语音识别与口形协调实验结果,其口形与人讲同样话时口形能够很好地吻合,验证了语音与口形系统的可行性,从而为进一步研究机器人表情智能奠定了技术基础。     

PAD情感空间内人工情感建模及人机交互实验

针对未来仿人机器人与人类长期共存将会带来的机器人对人的心理影响以及个性化匹配问题,在PAD(Pleasure、Arousal、Dominance)三维情感空间内,建立一种更具普遍性的人工情感计算模型.人工情感模型总体框架分为外部事件检测及处理、情绪响应向量生成及修正和情绪离散化三部分.提出一种有效的外界刺激三维标注方法;建立可对外界刺激进行自主情绪响应的情感计算模型,并将性格和心情模型引入其中,实现个性化的情绪响应;提出一种情绪响应向量离散化方法,并在具体情绪种类的基础上建立情绪强度计算式;根据情感模型所产生的情绪种类及强度,建立机器人的表情合成及语音回答模型,在HF robot-III型仿人头像机器人平台上进行人-机器人情感交互实验.语音对话和表情状态迁移实验结果表明:所建立的人工情感模型可针对外界刺激自主地产生个性化情绪响应,有效模拟人类情绪的变化过程.