关键词： 轮式机器人   运动轨迹   物联网传感技术   双环积分滑模控制技术   机器人动力学  

摘要： 针对轮式机器人控制过程中显著非线性、非完整约束动力学问题,结合物联网传感技术、双环积分滑模控制技术,提出一种轮式机器人运动轨迹的自动控制方法。采用感知层、网络层、应用层架构物联网,添加安全传感节点。利用最小二乘估计法处理传感节点信号,根据各基站与待定位节点间的信号到达时间差,获取机器人位置。针对轮式机器人的非完整约束动力学模型,利用双环积分滑模控制技术,结合内外环控制律,构建基于积分滑模面的内外环控制模型,实现轮式机器人轨迹安全传感自动控制。实验结果表明,所提技术的控制轨迹与期望轨迹拟合情况良好,可以达成预期控制目标。

关键词： 骨科术后   下肢康复   动力学建模   人机交互  

摘要： 为解决目前针对骨科术后患者的下肢康复机器人种类少且交互性弱等问题,该文设计了一种基于人体动力学建模和拉压力传感器实现人机交互的新型坐卧式下肢康复机器人。该系统通过实时监测人机交互力,调整髋关节、膝关节、踝关节训练角度,验证建立的数学模型,对比实际采集的关节角度,得出数学模型在Matlab拟合和Adams仿真中力矩变化趋势相同,且最大均方差不超过0.81N/m,实验对比完全被动和智能被动状态的关节角度有明显调整,证明该系统提升了患者的主动参与性。

关键词： 创新能力   数字孪生   航天强国   教学成果  

摘要： 为适应国家航天强国战略对动力学控制领域专业一流高层次人才的需求,以提升学生知识与技术创新创造能力为目标,结合空间机器人动力学与控制课程的特点,提出依托“以赛促学、第二课堂、数字孪生”等教学手段的课程教学改革与创新实践方法,从设计课程知识点考核方式、开阔学生前沿技术视野、丰富课程教学内容等维度进行教学设计。实践结果表明,所提出的教学方法能够增强学生对前沿技术的认知度与敏感度,提升学生参与课程学习的效率和激情,促进学生在学术与学科竞赛等领域的创新成果产出。

关键词： 脑机接口   机器人学   生物兼容性   研究团队   植入   拉库尔   大脑   电极  

摘要： 近来,科学家在开发具有柔性和生物兼容性的电极方面取得了长足进步。这些电极在脑机接口方面应用广泛,但很少有人关注如何将它们真正植入人类的大脑。最近,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的斯蒂芬妮·拉库尔(Stéphanie Lacour)带领研究团队,在《科学·机器人学》(Science Robotics)杂志上针对这一问题提出了一种巧妙的解决方法。

关键词： 智能机器人  

ISBN: (纸本)9787548755012

摘要： 该赛项直开办以来吸引如：南京大学、东南大学、湖南大学等影响力的985高校和一大批地方高校的积极参与，参赛人数一届比一届人数多，影响力越来越大。笔者作为湖南信息职业技术学院直2013年以来一直作为该赛项的总负责人，先后指导一大批学生在智能机器人搬运等五个赛项中取得优异成绩，为了更好提炼总结该赛项的成功经验，笔者决定将自己多年指导的各个不同项目的机器人设计方案、硬件设计、编程技巧等技术知识著成一本技术专著，以便更好地指导学院教师开展教育机器人技术教学和技能竞赛工作，促进学院专业人才培养质量的提升。该著作章节大致如下：第一章绪论第二章智能擂台对抗机器人的设计第三章智能搬运机器人的设计第四章智能码垛搬运机器人的设计第五章智能灭火救援机器人的设计第六章竞赛成果纪实(展示)。

关键词： 果园机器人   滑动转向   轮胎动力学模型   垂直载荷   动力学仿真  

摘要： 受果园路面起伏及轮胎附着能力变化影响,滑动转向轮式机器人轮胎的垂直载荷及侧向力参数变化大且难以实时估计,针对现有滑动转向控制器设计时对轮胎动力学参数进行简化,从而导致机器人姿态控制稳定性低的问题,本文提出了非铺装路面滑动转向轮式机器人轮胎垂直载荷实时估计方法和轮胎驱动力实时估计及优化分配算法。首先,提出了适用于滑动转向过程静力学计算的理想平面以及基于该平面的四轮垂直载荷估计方法;其次,提出了基于Fiala轮胎动力学模型的小侧偏角侧向力估计方法;再次,建立了滑动转向轮式机器人坡道稳态动力学方程和轮胎实时驱动力估计方法;最后,基于轮胎利用率构造轮胎驱动力最优实时分配模型。为验证本文方法,建立了基于ADAMS的滑动转向轮式机器人动力学模型进行对比验证,并且对垂直载荷以及侧向力估计方法搭建了检测装置进行实际验证。实际验证结果表明,轮胎垂直载荷实时估计方法准确率为95%以上,侧向力实时估计方法准确率为85%以上,基于轮胎垂直载荷以及侧向力的轮胎驱动力优化方法使轮胎利用率从96.25%降低至93.75%,提高了轮胎附着裕量和姿态控制稳定性。

关键词： 机器人学   实践教学   工程认证   新工科  

摘要： 工程认证在推进我国高校工程教育教学改革、提高工程教育质量上发挥着重要作用,“机器人学”“自动控制理论”等实践教学应结合工程认证的核心理念,优化教学设计、教学方法并加强教学实践环节,以培养学生的创新能力。机器人等自动化技术作为新工科的重要组成部分,能为机器人学课程的实践教学研究提供新的视角。文章以工程认证的核心理念为依据,通过改变以往单调的授课模式,增加数字课堂、小组学习和案例实践学习等教学环节,帮助学生更好地学习基础知识,提升自身的创新能力和实践动手能力。

关键词： 激励轨迹优化   动力学参数辨识   混沌粒子群算法   神经网络算法  

摘要： 文中提出了一种改进的混沌粒子群算法以优化机器人的激励轨迹,提高动力学参数辨识精度。首先,构建简化的SCARA机器人的动力学模型,选用改进的傅里叶级数作为激励轨迹并建立其优化目标和约束条件的数学模型;其次,在粒子群算法中引入动态控制参数策略和混沌搜索增强机制以优化调整算法参数和早熟粒子;最后,评估改进算法的寻优效果并利用其优化机器人的激励轨迹,进行基于神经网络的动力学参数辨识。仿真结果表明,所求的激励轨迹曲线平滑,机器人动力学参数辨识精度较高。

关键词： 再生运动链   四足机器人   运动学和动力学  

摘要： 再生运动链连杆机构传动效率高,承载能力强,自由度少,容易实现预期的运动轨迹,基于该构型方法设计了一种多连杆的机器人单腿机构。为了获得更好的运动规律和动力学特性,研究了机器人运动学和动力学问题。首先,基于几何法和拉格朗日法分别进行了运动学和动力学的理论建模。然后,通过运动分析软件Adams进行了运动学和动力学仿真。仿真中发现了机构运动不均匀现象,通过连杆尺度调整,消除了机构的急回特性,使速度和加速度波动分别降低了约10.18%和9.8%。最后,基于Matlab的理论建模与分析软件Adams仿真进行了相互验证。由此,确定了具有运动平稳,所受冲击小和承载大特点的该机器人单腿机构方案是可行的。