关键词： 机器人学   计算机视觉  

ISBN: (纸本)9787564099596

摘要： 本书阐述了机器人系统中簇计算的应用和实现问题。尤其是对机器人系统中传感信息处理、运动规划控制等任务的簇计算实现问题分别进行了具体论述，解决机器人学、计算机视觉相关问题的高计算复杂度、实时性差的难点。由于簇计算和机器人学属于不同的两个研究领域，对于机器人研究者而言，将簇计算引入机器人学还是很新颖的，因而本书可为机器人学研究者提供有意义的参考。就书中叙述的机器人、机器人视觉的理论而言，均属于基础问题，但本书的最大特点就在于应用簇计算、并行计算来解决这些基础问题，合理分配计算资源，提高相关算法的实时性。

关键词： 并联机器人   滑模控制   动力学建模   机器人正解   机器人逆解  

摘要： Delta并联机器人是一类特殊的具有高速率、高精度、高承载力的工业机器人,由于其驱动原件少、结构简单紧凑,相比于传统的串联机器人具有更好的发展前景。由于该机器人为一种非线性、耦合的高速运动系统,因此常规的控制策略很难满足其高速运行需求,所以限制了其发展与推广。滑模变结构控制能够有效的解决非线性系统的控制问题,对系统参数不确定和外部扰动具有强鲁棒性。本文受串联机器人的滑模控制的启发,从机器人的动力学角度建模,提出了一种基于并联机器人动力学模型的双环滑模控制策略,旨在减小系统的稳态误差,克服高速运动下外部干扰以及外部参数摄动对机器人的定位精度的影响,使该系统具有良好的稳定性。本文首先对Delta并联机器人的机械结构进行分析,并从运动学的角度对该机器人的几何结构进行了合理的化简,结合运用解析方法,获得了该机器人的正、逆解的有效算法,并结合实物进行了验证。在运动学的基础上对该机器人的奇异性、任务工作空间进行了分析与规划。为了弥补运动学分析的不足,得到更精确的机器人模型,本文随后从逆向动力学角度对Delta并联机器人进行了建模分析,并对机械结构的质量分配等问题进行了较为深入的研究,在保证精度的情况下得到了动力学简化模型,使之能够用于控制器的分析与设计。在前三章节的铺垫下,本文设计了结合动力学模型的单回路滑模控制器与双回路的积分滑模控制器,并对机器人模型控制效果的进行了仿真,并将控制效果良好的后者用于Delta并联机器人实物控制实验。最后本文从实用性的角度出发,对机器人的抓取轨迹进行了优化,并结合控制策略对机器人实物进行实验。Delta并联机器人的实验表明,该机器人在本文所设计控制器控制下,在高速运行状态中具有良好的动态性能,并且能够很好地跟踪给定轨迹,满足工业环境的需求。因此,本文对高速、高精度Delta机器人的控制算法的研究具有一定的理论和使用价值。

关键词： 机器人学   沈阳   辽宁   新松   中国工程院院士  

摘要： 在辽宁沈阳,有一家以个人名字命名的高新技术企业——新松机器人。这里是的"新松"指的就是原中科院沈阳自动化研究所所长,中国工程院院士,全国五一劳动奖章获得者——蒋新松。蒋新松作为我国机器人事业的开拓者,在多种机器人研究、开发、工程应用及产业化方面作出了开创性的贡献,创建了国家机器人技术研究开发工程中心、中科院机器人学开放实验室和机器人学研究及机器人技术工程化产业基地,被誉为"中国机器人之父"。

关键词： 搜救机器人   寻线行走   无轨迹行走   策略设计  

摘要： 随着智能技术的发展,教育机器人逐步走进中小学课堂,机器人竞赛也成为促进科技进步、普及科技教育的方式之一,搜救机器人竞赛是中小学机器人竞赛中较常见的赛项。在搜救型机器人竞赛中,机器人要顺利完成搜救任务,主要解决三个关键问题：行走、搜索、定位。本文以“虚拟搜救机器人”为实验平台,对搜救机器人的设计与实现策略进行研究,在比赛中能够设计合理的机器人、采用优化的策略,并把这种设计和策略应用于其他搜索类机器人竞赛,从而在比赛—中取得较好的成绩。首先,提出了虚拟机器人搜救比赛需要解决的核心问题,分析了寻线循迹行走的常用算法与策略,发现其适用场合及不足,提出了用寻迹卡传感器机器人的算法与策略,优化了的寻迹卡机器人速度和寻线策略。其次,介绍机器人无轨迹行走与定位的算法和策略,提出了单个红外测距传感器沿墙直线行走的较优策略,指南针纠正位姿方向的策略。根据场地的任务进行地图分割,将无轨迹环境进行分类,找出了一条相对优化的机器人行走路径,提出了不同情况下的场地环境下机器人行走与定位的算法。通过实验,提出了传感器的设置、优化方法和提高搜救机器人整体性能的几种方法。之后,在虚拟机器人搜救仿真平台进行实验,从实验的角度验证了算法的有效性实验数据表明实验策略的结果明显优于已有策略。主要表现在以下几方面：行走速度快;稳定性高;搜索准确;定位精确。最后,提出了对中小学搜救机器人的思考。

关键词： 竞赛机器人   机器人采摘   双目视觉定位   控制系统  

摘要： 本课题通过中国机器人大赛自主采摘机器人比赛平台系统的研究,引导采摘机器人项目改进,推进机器人比赛项目向高技术、高层次发展,为大学生和机器人爱好者提供更好的交流平台,同时对促进机器人技术在农业领域的应用和推广具有重要实践意义。课题以采摘机器人视觉定位和机械手视觉伺服控制为主要研究内容,结合竞赛平台采摘机器人目标果实识别和定位的实时性和准确性要求,搭建了自主采摘机器人平台样机,重点对三维空间位置果实快速识别定位和机械手关节运动控制进行了深入研究。论文具体研究工作如下:首先,通过分析采摘任务要求,设计采摘机器人的整体结构,搭建了机器人硬件平台,针对机械手的结构建立运动学模型,并且进行正、逆运动学分析求解。确定了机器人系统整体控制方案、并完成了控制系统电路设计和电路板制作。其次,对三维空间果实识别定位进行研究,在RGB颜色空间确定了阈值分割最优色差模型,实现对目标果实进行有效分割提取。采用游程编码法进行图像连通区域分析,选取最佳采摘对象。对于目标果实外形、纹理区分不明显,匹配时出现多候选匹配情况,先用基于由粗到精匹配法,先通过形心特征匹配锁定候选匹配点;再用邻域灰度互相关测度去除误匹配提高了匹配精度。并设计了采摘机器人果实双目定位系统。最后,对视觉系统引导下机械手的运动控制进行研究。先利用双目视觉系统测出的目标果实的空间坐标,通过机械手运动模型逆运动学求解得出机械手目标姿态对应的关节角度值,并在关节空间对机械手的动作轨迹进行了轨迹插值;再对采摘机械手部分控制器进行设计;基于模糊PID控制实现了机器人关节角度位置的伺服跟踪控制,并通过simulink仿真对控制系统的性能进行了评估。最后,对机器人进行了联合调试与采摘实验,验证了采摘机器人系统的性能与精度。

关键词： 搬运机器人   运动学分析   动力学分析   有限元分析   动力学仿真  

摘要： 随着经济和社会的不断发展,出现了人力成本的增加,劳动力资源短缺等一系列问题。因此,自动化程度高的工业机器人开始被广泛采用。在生产中,大量的使用工业机器人具有很多优点,它可以改善工人的工作条件,减少原材料的消耗,提高生产物品的标准化程度和质量,同时有利于加快产品升级换代速度,显著提高劳动生产率,同时它可以在高温高压、高污染等环境中工作。柔性制造系统是一种适用于产品种类多、单批产量小、柔性程度高、自动化水平高的先进制造系统。在柔性生产中,搬运机器人动作灵活,特别是六自由度搬运机器人具有非常好的柔性,因此它能够改善工人的劳动条件,节约原材料,加快产品的更新换代速度,显著地提高生产效率。本文在柔性生产搬运机器人动力学方面的研究工作如下:第一,明确研究的主要内容。本文对柔性生产搬运机器人进行了运动学分析、动力学分析、柔性生产搬运机器人结构设计及三维建模、ADAMS动力学仿真以及柔性生产搬运机器人的极限位置有限元分析。第二,完成了柔性生产搬运机器人的运动学和动力学理论模型的建立及分析,本文采用D-H坐标法进行运动学正解和逆解的求解,并且对正逆解进行验证,采用拉格朗日方程完成了机器人动力学方程的推导。第三,分析了柔性生产搬运机器人在极限位置的整体及关键部件刚度问题。使用SolidWorks软件完成柔性生产搬运机器人的三维建模,并对主要部件的设计要求及注意事项进行了描述。根据柔性生产搬运机器人的运动空间,选取机器人的极限位置,利用HyperMesh有限元分析软件,对机器人的模型进行网格划分,并设定条件。然后将其处理好的模型导入到ABAQUS中进行分析,机器人极限位置情况下,分析机器人整体的应力和位移变化情况,以及这些主要部件的应力和位移变化情况。根据分析结果提出进一步优化方案。第四,在ADAMS软件设定柔性生产搬运机器人的一种典型工况,运用ADAMS软件对该特定工况下进行机器人的动力学仿真,并对仿真结果进行分析。

关键词： 机器人学   AI   美国国防部   高级研究计划局   DARPA   DRC  

摘要： 今年6月,各种灵巧敏捷的机器人将参加由美国国防部高级研究计划局(DAPPA)举办的机器人挑战赛(DRC)决赛,为竞争高达200万美元的一等奖而展开角逐。挑战赛呼唤智能机器人如果你推一下SAFFi R人型机器人,它会迅速作出反应,即通过步伐移动来保持身体平衡;通过转动头部对四周环境扫描,SAFFi R甚至可以在不平坦的地形中行走,包括接受指令完成抓拿物体等举动。SAFFi R是一款由弗吉尼亚理工大学研制

关键词： 机器人学   丛书   汇刻书   旋量   以读者为中心   出版社   文化机构  

摘要： 机器人科学与技术是先进科学技术的代表和体现,是装备制造业发展的助推力量,是改善人类生活和生命的重要手段,是实现国防现代化的新兴力量。该丛书隶属于"HEP机械工程前沿著作"系列,在类别上包括但不限于专著、基础理论著作、译者、实用型科学技术著作;在表述上,追求系统、深入、简洁、实用;在需求上,努力以读者为中心。目前,该丛书已出书目如下:1.机构学与机器人学的几何基础与旋量代数

关键词： 轨迹规划   分段式   S形速度曲线   运动学   动力学  

摘要： 机器人技术的研究对我国工业化发展具有重要意义,轨迹规划是机器人技术中的重要部分。文章首先介绍了国内外机器人产业的发展现状,说明了我国对工业机器人技术研究的迫切需求,分析了现有的笛卡尔空间轨迹规划处理过弯时的优缺点,提出分段式轨迹规划算法,用三次非均匀B样条拟合期望曲线,根据曲线曲率极值点把曲线分段,用复合柯特斯公式求出每段曲线长度,根据每段曲线长度和始末速度限制计算出S形速度曲线表达式,得出插补步长,为了保证插补精度,采用反函数求解的方式求出插补位置,根据S速度表达式和曲线上插补点处的切线方向求出插补点速度和加速度矢量。其次,以时运F3型多用途机器人为研究对象,用改进D-H法对F3型机器人建模,推算F3型机器人正逆运动学公式,选取最优逆解。计算F3型机器人雅克比矩阵,并提出CJC(Cartesian space-Joint space-Cartesian space)转化法解决笛卡尔空间轨迹规划时出现的奇异问题。通过雅克比矩阵把笛卡尔空间的位置、速度和加速度逆推到关节空间。分析F3型机器人连杆间速度与加速度传递,给出F3型机器人连杆质量与惯量矩,采用牛顿-欧拉迭代方法求取机器人运行时各关节所需力矩。采用分段式轨迹规划算法对F3型机器人进行运动学仿真,与过弯不做减速处理时各关节运行状态进行对比,仿真表明采用分段式轨迹规划算法可以有效的减小机器人末端在过弯时产生的冲击,可以抑制振动,使机器人平稳运行,最后通过运动学方程得出机器人末端沿曲线运行时各关节力矩曲线。

关键词： 机器人竞赛   辅导   方法  

摘要： 中国青少年机器活动是中国科协主办的面向21世纪青少年的系列科技创新活动之一,对于培养青少年创新能力、自主实践能力和综合学习能力都具有十分重要的意义,符合了时代发展的需求,促进学生全面素质的提高.在青少年机器人教育实践的过程中,青少年机器人教育被越来越多的学校、家长、学生所重视,比赛越来越规范,所造成的影响力也越来越大.