关键词： 伤员搬运机器人   冗余自由度机器人运动学   动力学   动态稳定性  

摘要： 针对移动操作自由度冗余搬运机器人伤员搬运运动的安全性、稳定性要求,提出基于动力学的运动规划与控制方法。采用改进D-H方法建立搬运机器人正逆运动学模型;采用拉格朗日法建立机器人动力学模型;基于零力矩点(ZMP—the Zero-Moment Point)方法建立机器人稳定性评估模型;采用S形曲线方法规划机器人末端运动;通过优化稳定性求解机器人运动学逆解;采用滤波方法拟合关节运动曲线实现关节平稳运动;仿真验证了基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法的有效性。

关键词： 磁流变阻尼器   拉索攀爬机器人   机器人-拉索-风耦合   动力学建模与分析   爬升稳定性  

摘要： 为增强拉索攀爬机器人在不同风载环境下的适应能力,提出了一种机器人-拉索-风耦合系统的动力学建模与分析方法.首先,利用磁流变液体的固液转换特性,设计了具有输出力连续可调功能的阻尼器,并将其应用于拉索攀爬机器人.其次,分析拉索载荷,建立了机器人-拉索-风耦合动力学模型.然后,通过有限元分析,获得阻尼器中磁流变液产生的阻尼力变化范围为0~153.45 N,与理论模型一致.同时,利用动力学模型的数值仿真得到了阻尼器的建议工作电流分别为0.1 A (3级风)和0.3 A (6级风).最后,为了验证以上理论,分别对阻尼器和拉索攀爬机器人进行了性能测试实验.结果表明,与理论值相比,该阻尼器实际输出力的平均相对误差不超过3.22%.将其安装到机器人上,可将速度波动范围降低83.7%,能显著提高机器人的爬升稳定性.

关键词： 圆弧足被动行走机器人   动力学参数   分岔与混沌   李雅普诺夫指数  

摘要： 被动行走机器人运动特性主要取决于动力学参数的选择。为研究参数变化对机器人步态的影响,以圆弧足被动行走机器人为研究对象,利用拉格朗日方法建立动力学方程并进行了数值仿真。借助分岔理论研究了圆弧足半径、质心位置、转动惯量和斜坡倾角对机器人稳定步态的影响。采用正交扰动向量法求解被动行走机器人这种非光滑系统的李雅普诺夫指数,对分岔动力学进行了验证。结果表明:随着质心位置、转动惯量和斜坡倾角增大,机器人步态出现倍周期分岔现象,当圆弧足半径在特定区间内增大时机器人仍保持周期一步态,但足半径过度增大会导致步态失稳;另外,双参数研究中对圆弧足半径和质心位置联合作用下机器人稳定参数区间变化进行了分析,并且发现机器人步态呈现出逆倍周期分岔现象。该研究结果为未来双足步行机器人的优化设计和主动控制提供了重要参考。

关键词： 机器人学   人机交互   教学实践  

摘要： 为了解决机器人学教材和课程内容更新滞后、人工智能等前沿领域知识匮乏、缺乏学科交叉知识等问题,本文提出了一种基于视觉人体姿态识别的人机交互教学方法,旨在帮助学生深入接触机器人学领域的前沿知识,拓宽跨学科背景,深刻理解运动控制原理。在激发学生学习兴趣的同时,协助学生更加有效地掌握机器人学领域的知识。

关键词： 上肢康复机器人   结构设计   动力学分析  

摘要： 针对目前外骨骼机器人本体结构复杂,人机交互安全性不高的问题,结合驱动系统中气动人工肌肉的轻质、大驱动力、高柔顺性和接近人体肌肉的特性,提出一种基于气动肌肉的外骨骼上肢康复机器人。采用蒙特卡罗方法获得机器人的安全工作空间,并基于拉格朗日方程对外骨骼上肢康复机器人进行动力学建模,通过MATLAB软件对上肢康复机器人动力学特性仿真。

关键词： 洗网机器人   深海网箱   Gazebo   运动仿真   水动力建模  

摘要： 深海网箱养殖是重要的海水养殖模式,网箱网衣的定期清洗是确保养殖质量和安全的关键环节。目前,网衣普遍采用人工清洗,不仅费时费力,且随着深海网箱规格越来越大,人工方式难度显著提升。洗网机器人为深海网箱网衣清洗提供了更加安全、便捷的方式;然而,洗网机器人在贴网清洁和水下穿梭过程中,受力难建模、状态难观测,设计抗扰动能力强、能耗低的控制器困难,开展全面实验及数据记录成本高、时间长。针对上述问题,在物理仿真环境Gazebo的基础上,考虑了推进器和洗盘的存在,并分析了在水下环境中诸如附加质量、阻尼等各项水动力学特性以及流场环境等因素对洗网机器人的影响,构建了一套洗网机器人仿真系统,使得洗网机器人水下工作完备数据易获得、控制性能易验证、模型性能易对比,从而助力洗网机器人的控制器开发。

关键词： VEX VRC机器人竞赛   PID控制   底盘设计  

摘要： 为进一步提高参加VEX VRC机器人竞赛设备的质量,首先,从硬件结构的选择及优化角度,深入研究了机器人底盘设计、得分机制以及飞盘发射结构的关键因素,考虑了底盘高度、轮胎选择、得分结构的动力和驱动方式、飞轮和弹弓结构的优缺点等;其次,详细描述了基于PID程序框架的调整优化方法,包括PID控制的基本原理、优化策略、多角度PID控制的应对策略以及响应速度与精度的权衡;最后,还针对设备剧烈震动和转弯策略进行了具体的应用调整,以确保机器人的高效稳定运行。

关键词： 动力学   机器人关节   智能制造综合实践   教学改革   实验教学  

摘要： 基于机器人的机械本体结构,建立了某6自由度桌面级工业机器人的三维实体模型,进行运动学解算,搭建机器人的动力学仿真模型,并对其进行动力学仿真,设计了机器人一体化关节,研制了实验测试平台,开展重复定位精度测试和负载能力测试实验,验证其教学应用的可行性,同时为开展机器人结构设计,控制方法实验和编程与调试等实验教学环节的设计提供有价值研发数据基础.在实践教学上,通过设计三维模型,动力学分析、仿真、关节测试等一系列教学实验项目,增强学生对机器人系统的理解,综合提升学生创新实践能力,提高解决实际工程问题的能力.

关键词： Structural optimization  

摘要： With the increasing demand for underwater environment operations, higher requirements have been put forward for robots in extreme environmental operations, multitasking requirements, and other aspects. In order to meet the high-performance requirements of environmental adaptability and maneuverability for underwater robots, it is urgent to design a highly flexible underwater snake like robot, and conduct in-depth research on its structural optimization and mathematical modeling. Therefore,based on the analysis of the biomimetic mechanism of biological snakes, a modular and reconfigurable multi segment biomimetic water snake robot structural model is designed. Based on the D-H parameter method, analyze the motion trajectories and forward speeds of each joint on the spatial motion waveform, and establish a motion mapping relationship; The hydrodynamic model is established considering the water resistance and reaction forces generated by underwater motion, and combined with the Lagrange equation, The equivalent kinematics and dynamics models of the water snake robot are established. Based on the established joint model, a detailed analysis is conducted on the key parameters that affect the joint angular motion, forward speed, and other performance of the water snake robot. Using a sinuous gait as the input reference signal, a joint simulation verification is conducted using Matlab and Adams. The results showed that when the gait amplitude is taken as 0.8 rad, the angular frequency is taken as 2 rad/s,and the phase difference between adjacent joints is taken as π/3 rad, the robot presented an ideal sinuous gait; At the same time,Adams is used to analyze the driving torque and power of each joint of the robot. The results show that the driving torque and power from the two end joints to the middle joint of the robot increased from about 0.6 N/m to 14.3 N/m, and from 1.1 N·m/s to 14.8 N·m/s,respectively; Finally, a robot prototype experiment is built to verify the driving

关键词： 机器人学   手术系统   整形外科   重建   美容  

摘要： 机器人手术系统近年来得到了迅速发展, 在整形外科领域的应用也日益广泛, 但相对于其他专科依然处于初级阶段。该文着重介绍了机器人手术系统在整形外科领域的发展现状, 并对该技术的未来发展做出展望, 为促进机器人手术系统在整形手术中的应用提供参考。