关键词： 空间机器人   动力学   自动编制技术   无源性   分布式控制  

摘要： 空间机器人具备代替航天员进行在轨服务的潜力,因而受到越来越多的关注。为应对愈加复杂的航天任务,近年来,空间机器人的构型也愈加复杂,例如系统带有多臂机械臂、运动自由度数目较大。复杂的构型也令空间机器人的动力学建模及控制问题更加具有挑战性。为此,期望研究出空间机器人高效动力学建模分析方法及新型控制方法。本文以带有多部机械臂的空间机器人为研究对象,对其动力学建模及鲁棒控制问题研究。首先,研究空间机器人系统的动力学建模问题,基于凯恩方法建立空间机器人系统的动力学模型,并总结出带有任意部柔性机械臂的空间机器人一般动力学方程。为后续的动力学方程编写程序设计及先进控制器设计提供基础。其次,根据所建立的空间机器人一般动力学方程,总结其方程在形式上的规律,研制了多体系统显式动力学方程编制技术,并利用该技术建立空间机器人动力学模型,对其准确性进行验证。所研制程序根据所输入系统构型即可自动编写其动力学方程,极大的简化了空间机器人动力学推导过程,给空间机器人性能分析、设计控制器及工程实践带来了便利。再次,对空间机器人的动态跟踪问题展开了研究,分别基于无源性理论及分布式控制理论,设计了有限时间无源控制器及分布式终端滑模控制器。有限时间无源控制器通过运用无源性理论,设计系统的能量存储方程,从而保证被控系统的稳定性;分布式控制器在每个自由度处单独进行控制器设计,对系统动力学模型依赖性较低,灵活性更高。所设计的两种控制器均不依赖于系统的准确模型,并且能够保证系统跟踪误差与有限时间内收敛于零处,因此具有较强的鲁棒性。最后结合所设计系统动力学模型和鲁棒控制器,进行空间机器人运动仿真。仿真结果表明,在所设计控制器的控制下,空间机器人能够跟踪期望轨迹,并且相较于传统的PD控制器具有更好的跟踪性能与抗干扰性。

关键词： 长篇小说   人工智能   机器人学  

摘要： 由蔡自兴教授和翁环高级讲师合著的《探秘机器人王国》已由清华大学出版社隆重出版,向全国发行,正在网上和书店热销中。本书是我国第1部以机器人学、人工智能知识和机器人技术为中心内容的科普及科幻长篇小说。书中通过形象与连续的故事和插图,介绍机器人的发展历史、基本结构与分类,在工矿业与农林业、空间与海洋探索、国防与安保、医疗卫生、家庭服务、文化娱乐、教育教学等方面的应用,以及智能化工厂、未来宇宙开发与星际航行和发展方向等。此外,

关键词： 机器人学   无人银行   人脸识别技术   自动柜员机  

摘要： “小龙人”是中国建设银行九江路支行最新入职的员工,她上班从不迟到.客户一走进上海的这家银行网点,她就会露齿一笑并以清脆的嗓音打招呼说:“欢迎光临,请问您需要办理什么业务?”“小龙人”不是你常见的那种工作人员,她是中国首家全面自动化无人银行的机器人.

关键词： 四索牵引并联机器人   最小势能原理   假设模态法   振动控制  

摘要： 本文的研究对象为四索牵引并联机器人,由于四索牵引并联机器人具有运动惯性小、制造成本低以及响应速度快等特点,在深海打捞以及救援、大型射电望远镜等国防军工和生产生活领域得到了广泛的运用。在对四索牵引并联机器人系统进行运动学分析时,忽略柔性索的弹性形变会导致对机器人系统进行运动学分析时产生较大的误差,无法准确描述机器人系统;与此同时,四索牵引并联机器人在工作空间中进行运动时,四根柔性索会不可避免地产生振动,带动系统末端执行器的振动,这就使得整个机器人系统发生低频振动,直接影响末端执行器工作时的运动精度。本文主要对四索牵引并联机器人系统进行运动学、动力学分析,并在其基础上提出一个振动控制策略对系统进行振动控制,具体工作如下:1.分析四索牵引并联机器人系统模型结构,并求解和讨论系统的雅可比矩阵;在考虑柔性索弹性形变情况下,求解机器人系统的运动学逆解,通过最小势能原理和牛顿迭代法求解系统的运动学正解;最后在Mathematica软件辅助下进行仿真,并与使用ANSYS分析得到的结果做对比验证。2.在考虑柔性索弹性形变及其自重情况下,简化柔性索模型并通过模拟柔性索的自由振动,将模态函数假设为三角函数形式;通过在各个柔性索上建立局部坐标系,写出模型结构中任意一点的位置坐标;使用假设模态法在MATLAB环境下,对系统的动力学方程进行数值仿真用以验证方法可行性;在此基础上讨论了忽略柔性索坐标转换矩阵对时间一阶、二阶导数时,对假设模态法求解结果造成的影响。3.在考虑柔性索弹性形变的情况下通过模拟各个柔性索的小幅度振动,采用有限单元法对机器人系统建立动力学模型,在MATLAB辅助下进行动力学数值仿真,并与假设模态法数值仿真得到的结果进行对比分析;提出了一种针对四索牵引并联机器人系统的振动控制策略,是将振动衰减控制器以及轨迹跟踪控制器这两个控制器进行并行控制的控制策略,将本文提出的控制策略分别应用于有限单元法和假设模态法动力学模型的数值仿真中,讨论其振动控制的有效性,并探讨选取恒定增益矩阵与时变增益矩阵对控制效果的影响;机器人系统在实际工作中常常会受到扰动,因此在软件辅助下进行数值仿真,探讨当系统分别受到初始位置误差扰动与外力扰动时,振动控制策略对机器人系统振动控制的效果。

关键词： 管道机器人   重构式   自调节装置   通过性分析  

摘要： 城市排水管道是现代城市必不可少的基础设施,是城市排污去垢的主要方式,但是城市排水管道常常发生堵塞。国内排水管道在发生堵塞时,常常采用人工清淤和疏通,而排水管道内充满污水和大量的有害气体,对管道清理工人的身体伤害极大,所以设计一种用于城市排水管道的检测、清淤和穿缆的管道机器人就具有重要的意义。本文介绍了国内排水管道机器人的发展现状,分析了各类管道机器人的技术特点,在充分结合课题要求和参考国内外相关的技术的情况下,提出了排水管道机器人的总体设计方案。管道机器人采用可重构模块化设计,各模块之间可以自由重构成不同的构型。模块间使用自调节装置连接,能适应不同管径的排水管道。由于管道机器人采用可重构式设计,其可以根据任务和环境的变化而改变其构型。左右履带模块由完整的驱动装置、传动装置、行进装置和控制装置组成,可以作为单模块机器人实现对管道的检测功能。左右模块对接可以重构成双模块机器人,双模块机器人可以实现穿缆、检测功能。左右箱体可以通过自调节装置与中间箱体连接,形成三模块机器人,实现对管道的穿缆、检测和清淤功能。三模块机器人可以通过自调节装置实现±30°倾角的调节。管道机器人通过重构装置,可以对200 mm以上的排水管道进行不同的作业任务。针对管道机器人的实际使用环境,利用运动学和动力学相关知识对其进行详细分析。综合考虑机器人的行走所需满足的几个条件,包括机器人的地面压力、驱动力和阻力,以及机器人的拖缆力,论证机器人实现直线运动、转向运动、爬坡运动和在排水管道不发生倾覆的条件,使用MATLAB进行数值仿真分析,分析得到机器人的动力学的动态特性,为管道机器人样机的设计提供参考依据,论证机器人的极限行驶能力。提出了管道机器人履带与地面耦合系统的关系,建立了履带—土壤作用模型,介绍土壤的力学特征与机器人结构的关系。阐述关于土壤力学特性的公式,并简要介绍土壤特征参数的实验测量法和理论依据。在此基础上,建立柔性履带与土壤的耦合模型,系统全面的分析影响履带附着力的因素。根据了履带车辆的通过性评价标准,定义与机器人通过性相关的评价指标,为设计机器人的履带和验证机器人在排水管道的通过性提供依据。对管道机器人进行性能试验,测试管道机器人的极限行驶速度、转向能力、爬坡能力、越障能力和拖缆能力。通过实验验证排水管道机器人的本体设计的合理性和可行性,为后期的设计和改进奠定基础。

关键词： 外骨骼   关节运动公式化   动力学模型  

摘要： 外骨骼机器人在军事、消防、医疗、科考、旅游、交通、反恐防暴、抢险救灾等各方面均可为人类生活带来诸多便利,拥有广阔的应用前景。外骨骼机器人的关节运动公式化技术与动力学模型在外骨骼控制中非常重要,对其进行研究的重大现实意义不言而喻。该技术涉及临床医学、人体解剖学、步态分析、数据提取、多项式拟合、动力学建模等多学科知识和方法,是目前国内外机器人研究的热点。本文围绕负重型下肢外骨骼机器人的关节运动公式化与动力学模型展开了研究。首先,简要介绍了CGA(步态分析)的概念,对人体下肢各关节行走时角度的变化规律进行了分析。针对将关节角度变化离散点数据存储至人体步态数据库方法的不足,提出了关节运动公式化。运用自适应多项式拟合的方法在数据提取分析软件Origin中提取了各个关节角度数据并根据步态阶段拟合了相应曲线,得到了踝关节、膝关节和髋关节角度随时间变化的分段函数表达式。然后,对下肢外骨骼机器人进行了运动学和动力学分析,对外骨骼机器人在矢状面内建立了三自由度运动学模型,运用D-H法建立正运动学表达式和矩阵逆变换法建立逆运动学表达式,为动力学分析奠定了基础。采用凯恩方程的方法,分别建立了外骨骼机器人单支撑态、双支撑态和双支撑一脚冗余态的动力学模型,利用所拟合各个关节角度、角速度公式,获取相应数据,在Matlab中对所建立的动力学模型进行求解运算,得到外骨骼在不同负重下行走时各关节力矩变化曲线。该曲线反应了不同负重下行走时各关节力矩变化规律,对外骨骼的控制具有一定指导意义。最后,运用多领域系统级建模仿真软件MapleSim建立了外骨骼机器人模型。将曲线拟合所得髋关节、膝关节、踝关节角度公式作为外骨骼相应关节驱动,进行仿真行走,对比各关节力矩变化曲线与动力学模型计算得到的曲线,发现两者变化范围与变化趋势大体一致,从而验证了拟合公式与动力学模型的合理性。而且还对行走过程中外骨骼重心的变化、能量的变化以及平衡性进行了分析。

关键词： 技能大赛   维修调试   工业机器人   机械行业   技术应用  

摘要： 11月26日,2018年度机械行业职业教育技能大赛一"博诺杯"工业机器人维修调试与技术应用竞赛在重庆工程职业技术学院圆满落幕。本次比赛由全国机械职业教育教学指导委员会、机械工业教育发展中心主办,重庆工程职业技术学院和天津博诺智创机器人技术有限公司承办,天津博诺机器人技术有限公司、天津职业技术师范大学机器人及智能装备研究所、安徽

关键词： 机器人  

摘要： 日前,第十八届中国青少年机器人竞赛暨2018世界青少年机器人邀请赛在贵州省贵阳市贵州大学花溪西校区落下帷幕。广西代表团的18支队伍,共53名学生及18名教练员经过3天的激烈角逐,取得了3金5银9铜的好成绩。除了积极准备参与各项竞技赛事活动外,选手们还参与了竞赛期间举行的"友谊之夜"、科学表演秀、科普讲座等丰富的交流体验活动。参赛的选手纷纷表示这次比赛机会

关键词： 物理系统   人工智能   人类个体   机器人学   使用规则  

摘要： 序言我们作为本公约缔约方考虑到以下内容。(1)现阶段人类面临确定未来几十年发展道路的全球目标。(2)认识到科学技术进步的作用和其提供的机遇,以及其对世界秩序、国家、经济、社会和人类个体影响的风险评估是当前的首要任务之一。(3)近十几年来,在科技进步的背景下,包括机器人在内的多用途网络物理系统开始积极发展并得到广泛应用。

关键词： 水下机器人   动力学建模   运动稳定性   参数量化  

摘要： 水下机器人是人类对海洋进行科学研究、环境探测、资源勘查的重要工具，但是，水下机器人在探测过程中易出现失稳、失控等运动稳定性问题，因此，本文展开对水下机器人运动稳定性的研究。　　目前，水下机器人稳定性分析大多采用李雅谱诺夫直接法，但是，李雅谱诺夫直接法分析多自由度、强耦合的复杂非线性系统稳定性时往往难以构造出适合的函数，因此本文通过李雅谱诺夫指数理论建立水下机器人系统参数与系统运动稳定性之间的量化关系，以此指导系统参数设计及控制系统优化，提高系统的可靠性和稳定性。　　首先，为建立准确的动力学模型，使用SolidWorks和CFD流体仿真软件对水下机器人进行网格划分，并建立基于RANS方程的标准k-ε-湍流模型，采用SIMPLE算法计算流场，给出了在不同进速系数时的水下机器人水动力系数。其次，使用欧拉-庞卡莱方法对水下机器人建立动力学模型，并结合获得的系统参数对动力学模型进行参数量化。本文使用李雅谱诺夫指数标准算法计算动力学方程获得李雅谱诺夫指数，通过李雅谱诺夫指数分析了水下机器人在下潜，悬停，直航三个阶段的运动稳定性。最后，给出相关结构，硬件和软件方面的设计及思路，对水下机器人进行下水实验，验证了李雅谱诺数夫指数法量化分析水下机器人运动稳定性的可行性及有效性。