关键词： 空间机器人   弹性基座   动力学建模   位置跟踪   振动主动抑制  

摘要： 为了保证空间设备有秩序地进行高效可靠的运作,运用空间机器人系统就显得极为重要。同时,在实际的空间机器人系统中,不仅臂杆和关节存在弹性,而且基座也存在弹性。本文对基座、臂杆、关节全弹性影响下空间机器人系统的动力学及运动、振动控制进行理论研究。以达到既能准确地控制空间机器人系统的位置跟踪,同时又能有效的抑制系统产生的振动,实现了运动、振动一体化控制。首先,基于第二类Lagrange方程,并结合系统动量守恒关系以及各弹性构件振动的合理描述,分别推导了柔性关节-柔性臂空间机器人系统、全柔性杆空间机器人系统、弹性基座影响下全柔性杆空间机器人系统的动力学基本方程。为了减少液态燃料的消耗,同时由于其他工作设备要求基座的姿态角保持一定,因此空间机器人系统设计成基座位置不受控但姿态受控的形式。其次,在考虑参数摄动或外部扰动等不确定因素影响的情况下,将奇异摄动降阶法运用于柔性关节-柔性臂空间机器人系统,并引入奇异摄动因子,对系统动力学方程进行分解。在三个时间尺度的假设下分别对柔性关节-柔性臂空间机器人系统的参数自适应模糊控制、递归模糊神经网络H∞控制进行研究。再者,对全柔性杆空间机器人系统奇异摄动降阶法、混合轨迹法进行研究。在考虑参数摄动或外部扰动等不确定因素影响的情况下,借助奇异摄动降阶法,在两个时间尺度的假设下分别对系统的基于L2增益鲁棒反演控制、自适应时变滑模控制进行研究。基于虚拟控制力的思想,对系统的模糊鲁棒H∞控制进行研究。最后,对弹性基座影响下全柔性杆空间机器人系统振动不主动抑制、混合轨迹法、奇异摄动降阶法进行研究。对系统振动不进行主动抑制的控制方案可保证系统运动轨迹的跟踪,但系统同时存在着较大的振动幅值;基于虚拟控制力的思想与期望轨迹设计了一个能同时反映系统关节刚性运动、基座振动及臂杆振动的混合轨迹,根据该混合轨迹设计了一个自适应时变滑模控制,保证了系统关节位置跟踪控制,并对基座和臂杆引起的振动进行抑制;借助奇异摄动降阶法,在两个时间尺度的假设下分别对系统的基于Luenberger观测器的神经网络控制、基于L2增益鲁棒反演控制进行研究。通过Matlab系列数值仿真实验验证了上述各种控制方案的有效性和可行性。

关键词： 机器人   轨迹优化   动力学约束   凸优化   阻尼倒数  

摘要： 如何在保证系统约束的同时使得运动性能最优(尤其是时间最优)是目前机器人轨迹优化研究的一个重点。本文首先说明机器人规划问题分为路径规划和轨迹规划，路径规划负责确定机器人的几何位形路径信息，轨迹规划负责生成时间参数化的路径信息，如考虑速度与加速度。本文探讨的问题是在固定路径下求解基于动力学和运动学约束的轨迹规划时间最优解，对此研究了两种方法，分别是属于解析法(间接法)的微分方程法和属于数值法(直接法)的凸优化法。本文的主要研究工作如下：　　(1)应用于轨迹优化的运动学及动力学分析。机器人运动学分析涉及求解完全路径约束(几何位形路径)的逆运动学封闭解以及求解笛卡尔坐标系下约束的雅克比矩阵，另外为了实现高精度的奇异规避路径规划，提出了阻尼倒数+非奇异方向补偿算法。在动力学分析中为了提高轨迹优化精度，将库伦+线性粘滞摩擦阻力模型加入理想动力学方程中。通过引入标量路径坐标s使关于关节变量的n维优化问题降为关于s,(s),(s)的3维问题，并提出局部多项式拟合算法计算路径坐标s处的动力学和运动学参数。　　(2)最优轨迹规划的微分方程法。在二阶约束下时间最优轨迹使用s-(s)内的常微分方程进行描述，论述了最优轨迹曲线在切换点处的连接策略，着重说明零惯量点并非都是非可微切换点，并分为两类进行情况辨识以及提出在此切换点邻域内的轨迹规划方法，其中涉及伪加速度(s)的初始化，通过仿真实验验证了此方法的棒棒特性。在三阶约束下时间最优轨迹使用s-(s)-(s)内的偏微分方程组进行描述，说明了如何使用多重射靶算法搜索最大加加速曲线之间的最小加加速桥接曲线，另外论述了在非可微切换点处的延伸方法。　　(3)最优轨迹规划的凸优化法。讨论了如何将时间目标函数和一些约束转化成凸问题，另外将其他不具备保凸性的约束通过一种非凸函数的统一表达式转化成两个凸函数之差，包括考虑粘滞阻力模型的扭矩约束和加加速约束等，然后提出由序列凸规划算法求出凸函数之差约束的时间最优解，最后在优化计算中，将原本的无限维问题通过直接转换的方法离散成有限维问题。在二阶约束下通过时间最优仿真实验可得出微分方程法比凸优化法的计算效率高，但是由另一个仿真验证可知，通过统一的处理方式凸优化法易于考虑更加复杂的三阶约束，也包括具有粘滞阻力的力矩约束。

关键词： Deep neural networks   artificial intelligence   human-robot interaction  

摘要： Advances in deep learning over the last decade have led to a flurry of research in the application of deep artificial neural networks to robotic systems, with at least 30 papers published on the subject between 2014 and the present. This review discusses the applications, benefits, and limitations of deep learning vis-a-vis physical robotic systems, using contemporary research as exemplars. It is intended to communicate recent advances to the wider robotics community and inspire additional interest in and application of deep learning in robotics.

关键词： 工业机器人   产业机器人   职业技能竞赛   机械行业  

摘要： 在行业相关企业、院校的积极倡导下,为了加快培养和选拔工业机器人领域高技能人才,为工业机器人制造企业、系统集成商和应用企业培养急需人才,促进和引导职业院校工业机器人相关专业建设,科学、规范的开展职业技能培训、职业技能鉴定和职业技能竞赛活动,机械工业职业技能鉴定指导中心(以下简称机械指导中心)组织行业骨干企业和有关院校组织编写了《工业机器人操作调整工》、《工业机器人装调维修工》两项职业技能标准,并于2017年3月14日在全行业隆重发布。

关键词： 并联机器人   运动学分析   动力学分析   仿真   控制设计  

摘要： 三自由度移动并联机器人具有结构简单、控制系统设计容易、生产成本低等优点,是少自由度并联机器人中得到研究最多的一种类型。其良好的性能和广泛的应用前景,在机器人领域备受越来越多的学者关注。论文提出一种新型三自由度完全各向同性移动并联机器人。该机器人包含一个动平台、一个静平台,以及连接两平台的三条完全相同的运动支链,每条支链分别由一个移动副、两个转动副和一个平行四边形结构组成。基于齐次坐标变换法分析了机器人的运动学问题,推导出其位置方程、速度方程和加速度方程,揭示了机构的输入运动与输出运动间呈一一对应的控制映射关系。然后分别用Matlab软件进行数值仿真分析和Pro/E软件进行虚拟样机仿真分析,并描绘出位置方程、速度方程和加速度方程的曲线。详细地讨论了新型移动并联机器人的动力学问题。以“库伦+粘性”摩擦模型为基础,推导出驱动滑块和球铰所受的摩擦力/力矩方程。然后采用拆杆法把机器人分成驱动滑块、运动支链和动平台三个部分。在考虑摩擦的情况下,利用牛顿-欧拉法分别建立了驱动滑块、分支运动链和机器人动平台的动力学模型,揭示了分支驱动力和加在动平台上的外力之间的映射关系;最后基于ADAMS软件和MATLAB编程对机器人动力学进行仿真,并绘制出驱动力、滑块所受的摩擦力和球铰所受的摩擦力矩的变化曲线。采用“上位机+运动控制卡”开放式控制系统,通过位置控制模式对新型移动并联机器人实体物理样机进行控制运动。采用固高GT400-PCI-SV四轴运动控制卡和台达交流伺服系统,以及联想计算机和机器人物理样机组建了机器人的控制系统。基于Visual C 6.0软件编写了控制系统的复位程序和运动控制程序。利用SolidWorks软件中的路径跟踪功能求解了末端执行器轨迹为圆的输入函数曲线和位置坐标,并嵌入到运动控制程序进行实体物理样机实验测试,描绘其末端执行器的轨迹,实验结果有效的验证了控制系统的有效性。论文研究为该机器人未来的实际应用提供了坚实的理论基础。

关键词： Robots   humanism   posthumanism   post-capitalism   artificial intelligence  

摘要： The EPSRC Principles of Robotics (2010), whatever noble intentions, failed to create an enduring set of principles for research into and development of robotics and artificial intelligence because those participating in the workshop did not begin with an adequate understanding of what it means to be human. Labouring under the false, outdated assumptions of humanism, the human beings that the Principles are meant to serve have never existed in such an overly-simplistic form, or are soon to be made extinct by the transformative power of new technologies, and new ways of imagining human social relations in response to technological innovation. At the heart of any principles for robotics must be a new, more flexible conception of what it means to be human, and a recognition that human beings are, and always will be, plural and contingent.

关键词： Artificial immune systems   Bio-Inspired Robots   Biorobotics   Smart Sensors   Swarm Intelligence   Wireless Sensor Network and Intelligent System  

ISBN: (数字)9781522529941 ISBN: (纸本)9781522529934

摘要： Biomimetic research is an emerging field that aims to draw inspiration and substances from natural sources and create biological systems in structure, mechanism, and function through robotics. The products have a wide array of application including surgical robots, prosthetics, neurosurgery, and biomedical image analysis. The Handbook of Research on Biomimetics and Biomedical Robotics provides emerging research on robotics, mechatronics, and the application of biomimetic design. While highlighting mechatronical challenges in today’s society, readers will find new opportunities and innovations in design capabilities in intelligent robotics and interdisciplinary biomedical products. This publication is a vital resource for senior and graduate students, researchers, and scientists in engineering seeking current research on best ways to globally expand online higher education.

关键词： 焊接机器人   职业技能竞赛   大赛  

摘要： 2017年4月23日,中国技能大赛——第十三届全国工程建设系统职业技能竞赛暨第一届全国焊接机器人操作大赛完成全部赛程,在欢呼声中战幕缓缓落下。过去的7天里,各参赛选手纷纷亮出自己的绝活,展开激烈角逐,顽强拼搏、奋勇争先,赛出了风格、赛出了水平。中国十九冶集团有限公司的肖俊、中石化石油工程建设公司的张宽臣、南京华建工业设备安装检测调试有

关键词： Robotics   task-specificity   experience-dependent neuroplasticity   upper extremity   orthopaedic disorders  

摘要： The focus of research using technological innovations such as robotic devices has been on interventions to improve upper extremity function in neurologic populations, particularly patients with stroke. There is a growing body of evidence describing rehabilitation programs using various types of supportive/assistive and/or resistive robotic and virtual reality-enhanced devices to improve outcomes for patients with neurologic disorders. The most promising approaches are task-oriented, based on current concepts of motor control/learning and practice-induced neuroplasticity. Based on this evidence, we describe application and feasibility of virtual reality-enhanced robotics integrated with current concepts in orthopaedic rehabilitation shifting from an impairment-based focus to inclusion of more intense, task-specific training for patients with upper extremity disorders, specifically emphasizing the wrist and hand. The purpose of this paper is to describe virtual reality-enhanced rehabilitation robotic devices, review evidence of application in patients with upper extremity deficits related to neurologic disorders, and suggest how this technology and task-oriented rehabilitation approach can also benefit patients with orthopaedic disorders of the wrist and hand. We will also discuss areas for further research and development using a task-oriented approach and a commercially available haptic robotic device to focus on training of grasp and manipulation tasks.

关键词： 创新创业教育   地方应用型大学   北京联合大学   多元融合   机器人   策略探究  

摘要： 本文立足地方应用型大学,分析大学创新创业教育的现状和不足,结合北京联合大学机器人学院创新创业教育改革的实践,提出将北京联合大学机器人学院院长李德毅院士"科学任务带动人才培养"的改革理念,有效贯穿于创新创业教育的全部过程中,构建多元融合视角下的具有机器人专业特色的"科学任务带动创新创业教育"的特色模式。在"大众创业、万众创新"的时代背景下,高校实施创新创业教育不仅仅是提升人才培养质量的基本要求,也是高