关键词： 电脑机器人   竞赛活动   孝感市   中小学   湖北省  

摘要： 2017年"和教育杯"湖北省中小学电脑制作活动暨NOC活动机器人竞赛于5月20-21日在孝感举行,来自全省10多个市州的800多名选手、300余名指导教师参加了竞赛活动。省教育厅巡视员严学军出席开幕式并讲话,孝感市人民政府副市长张志敏、湖北工程学院院长潘慧明、湖北工程学院副校长鲁旭东、中国移动通信集团湖北有限公司副总经理刘焱宇、孝感市教育局局长季云堂等领导出席了开幕式,省教育信息化发展中心主任、省电教馆馆长邹德智主持了开幕式。

关键词： 机器人竞赛   学生能力   阶梯式  

摘要： 现如今,当今社会是科技杂竞争的时期,如果要想在竞争激烈的社会中占据一席之地,在日常学习的过程中,我们就应该全面培养自身的能力和素质,成为一名全面发展的学生。目前,我国十分重视机器人的开发与制作,而且我国在创办教育事业的过程中,开始利用机器人竞赛,对同学们进行各方面能力的培训,机器人竞赛培训项目在不断的扩大,同学们在机器人竞争培训过程中也得到思维创新能力和动手实践能力的提升。因此,本文将对机器人竞赛培训中学生能力的阶梯式阶梯式和分析,并提出科学的培养策略。

关键词： robotics   work   digital transformation   foresight   futures studies  

摘要： In this article we discuss the futures of work and robotics. We evaluate key future trends in the field of robotics and analyse different scenarios regarding the futures of human beings and work life. Subsequently, we present a roadmap of robotics, which covers key aspects of industrial and service robotics, discuss technology foresight insights and inter-linkages to robotics, and identify three critical technology roadmaps: the technological future of robotics, digitalisation and ICT technologies. Finally, we analyse economic, social, and political key challenges of the digital transformation of work and labour policy in the European Union in general and against the backdrop of the European robotics strategy in particular.

关键词： 智能机器人项目   机器人竞赛   活动课程   创新能力   合作精神  

摘要： 如今社会,我们的生活方式正发生着翻天覆地的变化,移动支付、共享单车已不再是新鲜话题,我相信我们的生活还会随着信息技术的发展而越来越智能化,智能机器人的应用已渗透到了各行各业。所以,我们的《信息技术》课程也要随着时代的发展而改变,本文就是关于在初中阶段进行智能机器人教学实践后的过程与想法。

关键词： 电脑机器人   中小学  

摘要： 本刊讯4月23日,由自治区教育厅主办,广西电化教育馆、百色市教育局承办的"2017年广西中小学电脑机器人竞赛"在百色市第一小学开赛。来自我区各地的730支参赛队伍约1500名中小学生参加13个项目竞赛。本次中小学电脑机器人竞赛主题为"智能家居",分小学组、初中组和高中组(包括中职),设有机器人足球、机器人篮球、WER能力挑战赛、WER积木赛、纳英特智能挑战赛、BotBall、FLL工程

关键词： 柔性空间机器人   大挠性航天器   动力学   振动控制   气浮实验  

摘要： 未来一部分航天器尺寸会越来越大,空间机器人将面临更加苛刻的操作环境。一些大型柔性部件,例如卫星天线和太阳能帆板等,都不可避免的会安装在航天器上。由于大挠性结构的振动,使得本身就具有柔性的空间机器人捕获和维修大挠性航天器成为一项非常具有挑战性的任务。本文以柔性空间机器人捕获及操作大挠性航天器的任务为研究背景,重点研究柔性空间机器人及复合体系统建模、动力学耦合及振动控制等方面的内容,并搭建气浮实验系统进行实验研究。目标捕获前,空间机器人含有柔性附件和柔性关节为典型的刚柔耦合系统;目标捕获后,空间机器人和大挠性目标形成一个两端含有挠性附件中间通过柔性机械臂连接的复合体系统。针对此本文采用递推组集的方式建立了柔性空间机器人和复合体系统的动力学模型。基于C语言开发了动力学计算程序并与Adams软件进行了对比验证。在动力学模型的基础上,分析了柔性空间机器人系统的动力学耦合特性。定义了用于描述柔性附件弹性运动到机械臂末端运动耦合大小的耦合因子。并通过建立关节角加速度与弹性变量加速度之间的关系,得到关节运动到附件弹性运动的耦合矩阵。根据耦合矩阵绘制了关节空间描述的耦合图。所开发的动力学计算程序具有高效高精度的优点,为后续柔性空间机器人系统的规划和控制奠定了基础。耦合因子和耦合图可分别应用于设计空间机器人的构型和降低柔性附件的振动。空间机器人进行点到点运动时会激发柔性附件的弹性振动,在柔性空间机器人动力学耦合研究的基础上,提出了一种基于耦合图的减振轨迹规划方法。分别讨论了起始点和终止点位于相同和不同最小耦合曲线两种情况下的关节轨迹规划方法。基于耦合图的减振轨迹规划方法具有直观可行,简单有效的优点。为了确定柔性空间机器人点到点运动时产生振动能量最小或残余振动最小的最优运动轨迹,首先将柔性空间机器人最优运动轨迹确定问题采用Bolza型最优控制进行数学描述,然后利用Radau伪谱法求解柔性空间机器人运动轨迹的最优解。Radau伪谱法确定最优轨迹的同时也验证了基于耦合图的减振轨迹规划方法的正确性。当柔性空间机器人自主抓捕目标航天器时,航天器的运动状态实时发生变化且系统存在复杂的动力学耦合现象,使得无法采用基于离线规划或开环的方式进行柔性附件的振动控制。针对此问题提出了一种同时实现目标跟踪及柔性附件振动抑制的混合控制方法。首先建立了柔性空间机器人目标自主捕获的闭环控制系统并给出了相对位姿测量和自主捕获轨迹规划的方法。然后设计了一种同时满足关节轨迹跟踪和附件振动抑制的混合控制律,并利用李雅普诺夫第二类方法证明了控制系统的稳定性。该方法可以在没有专门柔性附件振动抑制作动器的情况下,实现柔性附件在线振动控制。而且振动信号的选择灵活多样,具有较好的应用价值。当大挠性目标捕获后,安装在目标航天器上的大挠性附件的结构参数未知且其振动无法直接测量。本文利用振动波传递的特性,提出了一种基于振动波叠加的振动抑制复合控制方法。首先阐述了振动波控制的原理,将振动波分为传递波和返回波,给出了返回波的两种计算方法。然后针对复合体系统设计了一种结合PD控制和振动波控制的复合控制方法。并利用李雅普诺夫第二类方法证明了控制系统的稳定性。该方法将对大挠性附件的振动控制完全转移到机械臂关节处实现,具有重要的实际应用价值。根据空间微重力特性和动力学及振动控制实验的需求,本文建立了一套柔性空间机器人地面气浮实验系统。实验系统充分考虑了空间微重力环境和系统柔性特性,可以保证在平面内很好的模拟空间机器人和复合体系统的动力学特性。基于此实验系统,首先开展了复合体系统的动力学特性研究。研究了关节规划方法和规划时间对复合体系统振动的影响。然后采用振动波叠加的复合控制方法对复合体系统振动抑制进行了实验验证。

关键词： Sensory-motor control   evolutionary robotics   reality gap   micro air vehicle  

摘要： One of the major challenges of evolutionary robotics is to transfer robot controllers evolved in simulation to robots in the real world. In this article, we investigate abstraction of the sensory inputs and motor actions as a tool to tackle this problem. Abstraction in robots is simply the use of preprocessed sensory inputs and low-level closed-loop control systems that execute higher-level motor commands. To demonstrate the impact abstraction could have, we evolved two controllers with different levels of abstraction to solve a task of forming an asymmetric triangle with a homogeneous swarm of micro air vehicles. The results show that although both controllers can effectively complete the task in simulation, the controller with the lower level of abstraction is not effective on the real vehicle, due to the reality gap. The controller with the higher level of abstraction is, however, effective both in simulation and in reality, suggesting that abstraction can be a useful tool in making evolved behavior robust to the reality gap. Additionally, abstraction aided in reducing the computational complexity of the simulation environment, speeding up the optimization process. Preeminently, we show that the optimized behavior exploits the environment (in this case the identical behavior of the other robots) and performs input shaping to allow the vehicles to fly into and maintain the required formation, demonstrating clear sensory-motor coordination. This shows that the power of the genetic optimization to find complex correlations is not necessarily lost through abstraction as some have suggested.

关键词： 电磁直驱   汽车驾驶机器人   动力学分析   结构拓扑优化  

摘要： 汽车驾驶机器人是一种无需对现有车辆结构进行改装,可无损安装在不同车型的驾驶室内,替代驾驶员进行自动驾驶的智能化机器人。本文在前三代DNC系列驾驶机器人实物样机的研究基础上,针对DNC-4电磁直驱汽车驾驶机器人进行了结构动力学拓扑优化探索性研究。本文首先对换挡机械手及驾驶机械腿的结构及工作原理进行了分析,在分析了不同驱动方式优缺点的基础上,选择了合适的直线电机作为驱动装置,确定了电磁直驱汽车驾驶机器人的系统总体结构,并建立了总体结构的三维模型。接着通过对电磁直驱汽车驾驶机器人换挡机械手及驾驶机械腿进行了运动学及动力学分析与建模,确定了换挡机械手及驾驶机械腿末端与结构驱动端之间位移、速度、加速度的关系,并以此为依据,建立了电磁直驱汽车驾驶机器人虚拟样机驱动函数,使得机械手能够按照要求完成选换挡,机械腿能够实现制动、离合、加速功能。然后对电磁直驱汽车驾驶机器人进行了运动学与动力学仿真,验证了机构运动学与动力学分析的正确性及方案的可行性;在满足驾驶机器人各项性能指标的要求下,得到了执行机构关节间相互作用力,为有限元分析及结构拓扑优化打下基础。最后为了得到质量轻、抗振性强的汽车驾驶机器人,对结构进行了有限元分析及结构拓扑优化。对驾驶机器人模态及外界激励进行了分析,分析了驾驶机器人在不同频率下的振动效果,得到了驾驶机器人需要规避的频率;对换挡机械手进行了结构拓扑优化,降低了驾驶机器人的质量,提高了一阶固有频率,增强了驾驶机器人的抗振能力。

关键词： 双足机器人   结构设计   控制系统   步态规划   仿真分析  

摘要： 自机器人技术出现以来,由于其不仅能够适应高强度、极端环境下的工作还可以帮助人们减少生活中的繁杂琐事,对提升人类生活质量以及生产效率所具有的宝贵价值,机器人技术的研究在科技发展史上具有重要意义。双足机器人技术近几年发展尤其迅速,一台能够适应各种地形环境的智能双足机器人在各个领域都具有极大的发展前景与应用价值,是各国科学技术研究的热点。本课题依托于中国机器人大赛暨国际公开赛Robocup平台,根据比赛的规则与对参赛双足机器人的要求,首先分析与确定双足机器人的整体结构,再对其硬件系统以及软件系统进行研究设计,然后利用Solidworks和Matlab对双足机器人进行三维建模、步态仿真与数据分析,最后得到了一套平稳、快速的步行方案,并制作出实体样机进行试验,参加比赛。文章主要内容如下:1.机械结构设计方面,完成了双足机器人整机结构设计与制作。针对往年双足机器人结构上的缺陷进行分析,并对机器人头部与脚板等各模块化连接件的结构进行优化设计,针对机器人重要零部件的选材,从3D打印的树脂材料更换到数控切割的铝制板材,并对驱动舵机进行对比挑选,最终使用AX-12舵机作为双足机器人驱动元件。2.控制系统设计方面,完成了双足机器人模块化硬件与控制软件的制作。对硬件电路的设计分为主控板和通讯板两部分,其中主控板芯片采用C8051F310型号单片机,软件控制采取利用VC++编程、VC调试软件通过上位机调试,并记录双足机器人的步行姿态数据,结合下位机控制系统利用C语言进行编程,然后针对优化舵机的控制响应进行PID与模糊PID控制仿真对比,最后通过试验调试得出一套稳定的步行方案。3.步态规划方面,以ZMP(零力矩点)轨迹作为判定双足机器人平稳步行的原则,首先利用D-H矩阵对双足机器人整体结构进行运动学建模并求解,结合人类步行步态与大赛规则对机器人进行步态规划,然后完成了基于Motion软件的双足机器人步态仿真,最终得到一套行之有效的步行方案。通过完成以上工作,结合实际调试,设计出了一款能够平稳、快速行走并且可在较短时间内完成大赛规定动作的双足机器人,在实际比赛中,荣获2015届中国机器人大赛Robocup贵阳站决赛季军、2016届中国机器人大赛Robocup日照站决赛一等奖,同时为今后比赛以及双足机器人研究提供了一套设计周期短,使用期限长,维修和研制成本低的双足机器人研制方案。

关键词： 运动学   动力学   Robotics Toolbox   轨迹规划   联合仿真  

摘要： 工业4.0的浪潮带来了工业机器人的飞速发展,现如今,工业机器人已经被广泛应用于制造业等行业,它们已成为了先进科技力量的标志。传统的人工生产线越来越多地被自动化生产线代替。工业机器人的飞速发展,促进了对其运动学、动力学、轨迹规划和运动仿真分析等方法的多样化。本文以自主开发设计的一款六自由度串联机器人作为研究对象,使用连杆参数法创建机器人坐标系统,根据齐次变换矩阵求解机器人运动学正问题,并采用反变换方法用解欧拉角求运动学逆解,求解结果验证了机器人运动学理论的正确性;研究了机器人的动力学分析方法,以牛顿方程和欧拉方程为出发点,分析了机器人构件的速度和加速度以及牛顿-欧拉动力学递推计算公式;应用拉格朗日方程描述了机器人系统的动力学方程,对动力学的算法进行优化并验证了算法优化的可行性,在Matlab进行动力学仿真,通过对机器人正、逆动力学仿真,仿真结果得出关节力、力矩与关节速度、加速度等变量的相互关系,以及机器人在有无重力的情况下的力矩变化,对机器人的运动控制提供巨大帮助;应用Matlab强大的建模仿真和GUI编程功能,在Robotics Toolbox工具箱中建立机器人数学模型,根据机器人运动学基础的知识,实现了机器人正运动学和逆运动学的求解仿真,并根据机器人各个关节的角位移、速度和加速度等参数变化曲线,验证了机器人运动学的正确性和机器人建模的可行性;此外还研究了基于关节空间规划和笛卡尔空间规划对机器人运动轨迹规划等问题,实现了对机器人运动路径的实时规划。最后,在Solidworks创建六自由度串联机器人三维模型,通过插件建立与Matlab连接,在SimMechanics中生成仿真模型。根据机器人运动学,对机器人规划一条直线的运动轨迹,并把各个关节的角位移信号输入到SimMechanics仿真模型中,得到可视化仿真模型界面,验证仿真所得到的机器人运动轨迹与期望轨迹一致,达到了预期的要求。通过在SimMechanics建立物理仿真模型,使计算、仿真、分析这些过程一次性完成,这种新的仿真方法提高了运动仿真效率与准确性。