关键词： 太空挑战普及赛   问题型学习   PBL   教学模式   机器人竞赛  

摘要： 在国家政策导向的推进下,机器人教育开始走进中小学教学,很多学校开展机器人教育希望通过学习机器人相关知识,锻炼学生的动手能力,还希望学生通过参加机器人比赛提高自己的综合能力。但是平时的教学内容与机器人竞赛内容脱节,因此,构建出适合机器人竞赛的教学模式成为我国机器人教育的重要研究领域。文章在研究众多学者关于机器人竞赛教学的基础上,查阅国内外相关文献资料,整理了基于问题的学习(PBL)在国内外教育中的应用现状,结合S小学学生参加"太空挑战普及赛"的实践,分别从赛前、赛中、赛后三个方面介绍了教师和学生的任务,构建了基于问题(PBL)的竞赛教学模式,以期为从事机器人教育的一线教师提供一定的帮助。

关键词： 机器人学习   概率运动基元   路径积分   PI^2   贝叶斯估计   轨迹优化  

摘要： 基于传统运动基元模型的机器人学习方法存在学习速度慢、学习结果精度低等问题,为此本文提出一种融合贝叶斯估计算法的概率运动基元(ProMPs)表达和模仿学习框架,同时还利用了基于核典型相关分析(KCCA)的改进型路径积分PI^2策略进行轨迹优化。ProMPs结合贝叶斯推断,为机器人实现有别于示范任务的新任务提供了一个可行解搜索起点,而利用附加泛函指标约束的PI^2算法能让机器人获得平滑的过点轨迹。通过UR5机器人实验平台和V-REP仿真软件对本文方法进行过点试验验证,结果表明,所提出的贝叶斯ProMPs-PI^2学习方法能快速而精准地完成机器人从示范任务到陌生任务的泛化学习,实现机器人新技能的获取。

关键词： SCARA机器人   逆向动力学   计算力矩控制   高斯过程  

摘要： 实现机器人的精确控制需要将机器人动力学模型加入控制律中,但是动力学建模过程中引入的测量误差以及摩擦力、驱动器动力学特性等非线性因素会引起较大的建模误差,从而影响机器人的控制精度。针对这个问题,以SCARA机器人为研究对象,采用高斯过程回归方法,直接通过SCARA机器人的输入与输出量对其逆向动力学模型进行估计。并将估计模型用于机器人的计算力矩控制。通过ADAMS和Simulink联合仿真的方式,对基于回归预测模型的计算力矩控制与采用解析模型的计算力矩控制进行了仿真对比实验,结果表明基于高斯过程回归模型的计算力矩控制有更好的位置跟踪效果。

关键词： 移动机器人   独立悬架   拉格朗日方程法   Adams  

摘要： 近年来,全地形移动机器人在户外探测领域应用越来越广泛,引起了国际上广泛的研究与关注。目前,对于全地形移动机器人的研究,大多数集中在其控制系统设计方面,而对机械结构特别是机器人的悬架机构的研究少之又少。基于此研究了机器人独立悬架减振系统的动态特性,利用拉格朗日方程法建立悬架减振机构的动力学方程,得出了减振器弹簧刚度与悬架减振系统减振效果之间的变化规律;利用Adams虚拟样机仿真技术确定了悬架减振系统减振器弹簧刚度系数的变化范围,完成悬架减振系统的设计。

关键词： 计量自动化终端   自动化检测流水线   传递函数   动力学模型  

摘要： 为了发现计量自动化终端自动化检测流水线上下表机器人控制系统的不足之处,提出一种基于动力学模型的系统性能分析方法.从上下表机器人控制系统的微观结构出发,基于系统动力学方程,首先建立了上下表机器人控制系统动力学模型,然后采用时域分析方法分析了该模型的零极点、单位阶跃响应和单位脉冲响应,最后给出了相应的仿真结果.分析结果表明上下表机器人控制系统为一个稳定的闭环控制系统,其单位阶跃响应的超调量低,响应过程迅速.因此,利用系统动力学模型可以有效地对上下表机器人控制系统进行稳定性、动态性和其他各项性能分析.

关键词： 仿人型机器人   NAO   竞赛教学  

摘要： 高校大学生仿人机器人相关竞赛的培训教学是高校机器人竞赛培训教学的重要组成部分。仿人型机器人相关竞赛培训课程可以加强学生对于双足机器人设计相关知识的强化并提升学生竞赛技能。论文针对仿人型机器人竞赛,设计了一系列有针对性的竞赛教学内容,与传统机器人竞赛教学相比添加了很多独特的内容,有助于加快高校水中机器人培训教学的推进。

关键词： 动力学建模   仿真验证   斜对称矩阵法   PID位置控制   闭环运动链   搬运机器人  

摘要： 针对重负载机器人在高速运行时容易出现关节驱动电机饱和、关节转矩特性呈现强非线性、不同关节转矩间呈现强耦合、定位残余振动和轨迹跟踪不稳定现象更加显著等问题,对有效解决这些问题所依赖的机器人动力学进行了研究。以含闭环运动链的四自由度重负载搬运机器人为研究对象,采用D-H法进行了运动学分析;提出了一种斜对称矩阵法,避免了矢量叉积和闭环运动链几何约束的重复运算,简化了微分运动学方程的推导过程;采用基于机器人系统能量的拉格朗日法,推导出了动力学模型的解析式;利用Matlab/Simulink对动力学模型的正确性进行了PID位置控制仿真验证。研究结果表明:所得动力学模型能够正确反映搬运机器人的动力学特性,为实验验证模型的正确性提供了参照曲线;所得模型解析式也为基于模型的机器人控制器设计提供了数学基础。

关键词： 并联机器人   线性MSTMM   刚柔耦合动力学   Matlab   PID控制  

摘要： 并联机构在运动过程中存在弹性变形和刚柔耦合效应,对机构的运动及其稳定性具有较大影响。针对上述问题,以3自由度刚柔耦合并联机器人为研究对象,基于线性多体系统传递矩阵法(线性MSTMM)建立了刚柔耦合并联机器人多体系统模型和拓扑结构模型,推导了整体系统的空间转换方程和动力学方程;通过Matlab软件建立了机器人SimMechanics仿真模型,并基于PID控制策略对机器人进行了轨迹跟踪的仿真研究。结果表明,机器人末端输出的实际运动轨迹与期望轨迹基本吻合,机器人系统运动相对稳定,验证了该建模方法的正确性和有效性,为进一步对并联机构进行研究提供了一定的理论依据。

关键词： Solidworks   Motion   动力学仿真   机器人  

摘要： 随着社会的不断发展和人类科技的不断进步,机器人技术发展迅速,而且机器人在人类的工作、学习和生活中发挥越来越重要的作用。这篇文章主要市利用三维设计软件,对SCARA机器人进行仿真分析,并总结机器人运动特性,为后续机器人技术的发展奠定基础。

关键词： 球形机器人   动力学模型   拉格朗日方程   运动控制   仿真  

摘要： 将球形机器人用作电缆通道移动无线传感网的移动节点,研究一种双轮驱动球形机器人的动力学与运动控制。通过选择左驱动车轮和右驱动车轮的转角、球形机器人的移动距离、驱动车体的姿态角作为广义坐标,基于拉格朗日方程建立机器人系统的动力学模型;基于PI控制设计球形机器人直线运动的速度和位置闭环控制器,结合球形机器人自身可实现零半径转向,实现对球形机器人平面运动的闭环控制。通过开环仿真试验验证模型的正确性;闭环仿真结果表明所设计的控制器能够有效实现球形机器人的运动控制。