关键词： 自重构机器人   构型   重构规划   运动学   动力学  

摘要： 在实际应用中，自重构机器人要想顺利完成任务，除了机器人具有重构能力外，更重要的是机器人如何自动快速有效地实现重构，这将直接影响任务的成败。因此，本论文在自重构机器人的构型表达及自重构规划等方面进行了研究。 机器人的自由度、工作空间的性能等都和机器人的拓扑构型密切相关。根据链式自重构机器人单个模块的特点，结合图论的方法，提出了一种连接矩阵和连接关系矩阵，用来表达机器人的构型。该方法引入了连接器的信息，可以完整的表达机器人的构型，与实际构型之间具有一一对应关系，为自重构机器人的重构运动规划提供了必要信息。无标号、分布式的重构规划算法的提出，可快速的找到任意两构型之间的重构路径，确定重构过程中哪些模块需要连接，哪些模块需要断开，及模块之间连接和断开的顺序。 为了实现机器人的自重构，还需要对其运动进行规划，以实现两模块的对接。机器人的自重构运动与机器人模块在三维空间中的位姿紧密相关，因此对每个模块以同样的准则建立局部坐标系,利用齐次坐标变换法求解相互连接的模块所在坐标系之间的变换矩阵，从而建立相应模块的标准变换矩阵,将各个模块的标准变换矩阵相乘，即可得到正运动学方程。通过对逆运动学的求解，可找出实现两模块连接的多条运动路径。对机器人动力学的分析，从多条运动路径中选出一条最低耗可行的运动路径。运动规划结合已得到的重构过程，可使自重构机器人能够找出最优的重构路径，自主的完成一种构型到另一种构型的重构。最后，用RecurDyn对7模块组成的自重构机器人进行仿真，验证了该重构算法的可行性。

关键词： 机器人学  

ISBN: (纸本)9787560630205

摘要： 本书简明地介绍了机器人学最基础也是最重要的内容, 主要包括绪论, 空间描述与坐标变换, 机器人运动学, 机器人逆运动学等。

关键词： 智能机器人   委员会   装备   智能自动机   人工智能   山河智能   中华人民共和国  

摘要： 2013年11月1日至3日,由中国人工智能学会智能机器人专业委员会主办,山河智能装备股份有限公司、中南大学承办,上海未来伙伴机器人有限公司、深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司、法国阿尔德巴兰机器人公司共同协办的第十届中国智能机器人学术会议在山河智能技术中心国际会议厅隆重举行。开幕式由山河智能装备集团副总裁张云龙教授主持,会议主席、中国人工智能学会智能机器人专业委员会主任

关键词： 机器人竞赛   培训   参赛选手  

摘要： 随着机器人技术的发展，中学机器人竞赛活动的举办已经越来越频繁。作为一名高中信息技术教师，同时也是机器人竞赛活动的辅导教师，如何才能在较短的时间内培养出优秀的选手参加比赛并且取得好的成绩，这需要一套完善的方法和策略。

关键词： 冗余驱动   并联机器人   逆动力学建模   联合仿真   力/位混合控制  

摘要： 本文密切结合开发冗余并联机器人的需求，以一台五自由度冗余驱动并联机器人为研究对象，系统地研究了机器人的结构特点与分析方法、逆动力学建模与仿真技术、控制策略与机械系统—控制系统联合仿真技术，并通过力/位混合控制实验研究，验证了冗余驱动对提高并联机器人的位置精度和动态性能的有效性。具体内容如下： 针对6PUS-UPU冗余驱动并联机器人的结构特点，提出了将其等效为6PUS-UPS且中间分支对动平台作用额外约束力的分析方法，并应用螺旋理论求解了中间分支对动平台的约束力，获得了约束力为力和力矩的统一的表达式，降低了动力学模型计算时的复杂性。 应用Kane法建立了冗余驱动并联机器人的逆动力学模型，并以平衡机器人各分支受力为目标，采用了冗余力二范数最小的方法对驱动力进行了优化；应用Pro/E和ADAMS软件建立了机器人的虚拟样机，验证了Kane法所建的逆动力学模型的准确性，也展现了冗余驱动力的优化效果。 建立了机器人交流伺服系统、直线运动单元的数学模型，并应用Simulink对交流伺服系统的控制器参数进行了整定。通过对几种常用控制方法的简要介绍和比较，最终确定了力/位混合控制策略：非冗余分支采用基于PID的位置控制，冗余分支采用基于改进的计算力矩的力控制。应用ADAMS与MATLAB进行了机械系统—控制系统联合仿真，验证了与非冗余控制相比，冗余控制下机床的精度和稳定性更好一些。 对冗余并联机器人进行了基于力传感器的力/位混合控制实验研究，实验结果验证了冗余驱动对改善并联机器人各分支受力有明显的作用。

关键词： 并联机器人   冗余驱动   运动学   动力学   ADAMS  

摘要： 与串联机器人相比，并联机器人具有精度高、刚度大、误差小、承载能力强等优点。冗余驱动并联机器人的冗余驱动特性能够克服部分奇异性，增大有效工作空间，优化关节驱动力，改善并联机器人的性能。然而，冗余驱动并联机器人存在多条支链，具有强耦合和非线性动力学特性，同时冗余驱动受限于结构和驱动方式的复杂性，增加了研究工作的难度。本文针对二自由度冗余驱动并联机器人，从运动学、动力学及动力学性能方面进行了研究。 基于螺旋理论，建立了二自由度冗余驱动并联机器人的运动学模型，通过该模型求出了并联机器人的速度正解和逆解，分析了并联机器人在工作空间中的基本运动特性。应用螺旋理论的几何原理描述并联机器人的运动特征，能够简化运算。基于速度雅可比矩阵，分别研究了二自由度非冗余驱动并联机器人与冗余驱动并联机器人发生奇异位形的数学条件以及几何特征，对比分析了奇异性对并联机器人运动性能的影响。 研究了二自由度冗余驱动并联机器人的动力学问题。首先结合拉格朗日动力学方程和虚拟弹簧方法建立了二自由度冗余驱动并联机器人的动力学数学模型，应用这种方法推出的动力学方程可以完全解耦，同时简化了建模过程，实现了并联机器人的快速建模。然后提出了二自由度冗余驱动并联机器人的驱动力优化方法，解决了驱动力分配问题， 运用ADAMS软件对二自由度冗余驱动并联机器人进行运动学与动力学仿真，验证了运动学速度求解和驱动力优化方法的正确性。 对二自由度冗余驱动并联机器人的动力学性能进行了理论及实验研究，分析了二自由度冗余驱动并联机器人运动过程中末端执行器的振动特性和频域特性，为并联机器人动力学性能的改善提供借鉴作用。

关键词： 机器人   课程建设   创新精神   工程实际  

摘要： 机器人技术是一门融合了机械、电子、传感器、计算机、人工智能等多学科交叉的综合性学科。以培养学生的创新精神和工程实践能力为目标,紧密结合工程实际,从教学内容、教学方法、考评方式三方面提出了"机器人学"课程的具体改革方案,并在教学工作中进行实践,取得了良好的教学效果。

关键词： 四足机器人   跳跃   脊柱   水平速度   竖直高度   俯仰角  

摘要： 四足机器人能够以最好的稳定性和最低的复杂性快速通过非结构化环境。人们对机器人高速、高能效和灵活性提出越来越高的要求，而目前的机器人大多只能实现静步态行走或者低速动态奔跑。而生物学研究表明，跳跃步态是动物使用的典型的对称中高速步态，并且很多足类动物使用脊柱为运动提供额外的动力和灵活性。而相应的脊柱型机器人理论和控制的研究却少之又少，通过脊柱型四足机器人跳跃步态的研究有益于进一步明晰脊柱作用机理，对高速动态奔跑机器人的研制具有现实而重要的意义。 本课题来源于国家自然科学基金（NO.61005076）资助项目脊柱型四足机器人能量自循环及结构、运动参数优化研究,以跳跃步态下的带脊柱的四足机器人为研究对象，旨在解决脊柱型四足机器人的动力学建模、稳定跳跃步态控制、分析能量自循环机理及机构、运动参数优化等相关领域的问题。 论文进行了四足动物步态和脊柱运动的特点分析，确定了带脊柱的四足机器人的跳跃步态作为研究对象，建立了能够满足分析需求的简化模型及相应的动力学方程。分析了关节型脊柱力位约束对系统性能的影响。肯定了脊柱环节引入对机器人速度峰值的提高作用。提出了变肩髋距的脊柱控制策略，为机器人脊柱的实际控制提供一种有效的解决方案。 为满足高效、高加速度和着地相更精确速度控制的控制目标，根据相应的动力学模型和脊柱作用机理假设，建立了新的脊柱型四足机器人跳跃步态水平速度、跳跃高度及俯仰角控制方法。为高速奔跑的四足机器人的研制创造了条件。 最后，搭建了四足机器人跳跃步态的联合仿真平台，在此平台上验证了脊柱型四足机器人控制方法的有效性及脊柱对水平速度、竖直高度和俯仰角等系统控制量性能的影响。

关键词： 太阳能电池最大功率点跟踪   风帆驱动   动力学建模   风帆控制   航向控制  

摘要： 目前，机器人被广泛应用在军事、抢险救援、外太空探测等领域，但由于机器人的动力能源主要为电能和石化燃料等，因此，机器人的行驶范围和运行时间受到严重的限制。然而太阳能和风能在地球上和外太空中资源丰富，如果将两者结合起来为机器人提供动力将使机器人的使用范围变得更广。本文主要对太阳能风帆驱动的机器人的相关技术进行了深入研究。 首先，本文对太阳能电池的基本工作原理进行了说明，并对太阳能电池和风帆的种类及特点进行了总结，选择非晶硅柔性薄膜太阳能电池和层流型矩形翼帆进行结合;为了确定太阳能电池的功率，对太阳光辐射模型进行了分析，同时对太阳能电池向蓄电池充电的方式进行了研究。 其次，为了减小风帆的转动、光照和温度的变化等对太阳能电池输出功率的影响，最大限度地利用太阳能电池的发电量，本文设计了以传统的电导增量法为基础的模糊控制器完成对电池的最大功率点跟踪。与传统的扰动观察法和电导增量法相比该控制器寻找最大功率点的速度更快，跟踪精度更高，同时输出的电压和电流的波动更小。 最后，本文在分析风帆动力特性的基础上，采用牛顿-欧拉公式法建立了风帆驱动的三轮移动机器人的动力学模型，并着重分析了机器人的转向动力学模型，该模型与机器人的前进速度有关，而风帆驱动的机器人的速度又与风速、风向有关，所以该机器人系统是一个时变的复杂系统。在对风帆驱动的机器人进行控制时，将风帆的转动和机器人的航向分别进行独立控制，采用模糊控制器完成对风帆的控制，采用改进的自适应遗传算法完成对PID控制器参数的优化，实现对机器人的航向控制。

关键词： Mobile robots   COMPUTERS / Computer Graphics.  

ISBN: (数字)9781107439689 ISBN: (纸本)9781107031159

摘要： Mobile Robotics offers comprehensive coverage of the essentials of the field suitable for both students and practitioners. Adapted from Alonzo Kelly's graduate and undergraduate courses, the content of the book reflects current approaches to developing effective mobile robots. Professor Kelly adapts principles and techniques from the fields of mathematics, physics, and numerical methods to present a consistent framework in a notation that facilitates learning and highlights relationships between topics. This text was developed specifically to be accessible to senior level undergraduates in engineering and computer science, and includes supporting exercises to reinforce the lessons of each section. Practitioners will value Kelly's perspectives on practical applications of these principles. Complex subjects are reduced to implementable algorithms extracted from real systems wherever possible, to enhance the real-world relevance of the text.