关键词： 机器人动力学   周期性可变阻抗技能   节律动态运动基元   黎曼流形   人-机器人技能传递  

摘要： 当前人-机器人技能传递方法主要集中于离散的点到点或运动学方面,而周期性的动力学技能学习没有被恰当考虑。本文提出了一种基于节律动态运动基元的多空间融合技能学习框架用于从人类示范中学习周期性变阻抗技能(包括运动轨迹与变刚度特征)。机器人工作空间的力感知信息被用于估计端点刚度矩阵,但由于其对称正定(Symmetric positive definite,SPD)特性与传统节律动态运动基元(Rhythmic dynamic movement primitive,rDMP)对欧氏空间数据的依赖性,研究设计了一种基于黎曼度量的节律动态运动基元(Riemannian metric-based rhythmic dynamic movement primitive,RM-rDMP)技能学习方法以适应SPD流形上的刚度矩阵信息,并采用自适应振荡器估计系统的频率与相位。通过基于机器人动力学模型的阻抗控制策略,将运动轨迹与变刚度特性同时赋予机器人以完成变阻抗技能编码。通过仿真与实验研究表明,所提方法可成功将类人的运动学与动力学技能传递给机器人,并使其具备再现与泛化能力。综上,所提方法包括一个端点刚度估计模型和一个多空间融合的周期性变阻抗技能学习框架,适用于需要同时考虑欧氏空间位置和黎曼空间刚度矩阵的人-机器人技能传递控制方法。

关键词： 柔性机器人   智能机器人   机器人系统   机器人技术   刚柔耦合   柔性构件   制造强国   柔性结构  

摘要： 中国制造2025规划将机器人作为建设制造强国的重要领域之一,机器人作为新兴产业的代表,被认为是中国实现中国制造2025的关键,也是中国经济进入新常态后,带动经济发展的新引擎.德国的工业4.0计划和美国的先进制造伙伴计划也都明确指出智能机器人在未来各领域中的核心地位.随着机器人技术日益朝着轻质、灵活、高速、精确以及人机共融的特点发展,在机构设计中不断采用柔性结构和软性材料,构件大位移的刚性运动与其柔性变形运动之间的耦合问题日益突出;同时,由于柔性构件的大变形,进一步加剧了问题的复杂性,给准确分析机器人系统的动力学性态和对机器人实施精确控制带来了严峻的挑战.刚柔耦合和大变形问题已经成为机器人技术发展的关键问题,这必然要求柔性机器人动力学在理论和处理手段上有新的突破和发展.

关键词： 控制   MATLAB   直流电机   机器人竞赛   高等职业教育   教学改革  

摘要： 为提高高职学生对控制类课程的学习兴趣和解决实际问题的能力，该文以机器人竞赛为导向，提炼出控制类课程需要解决的电机精准控制任务，并以该任务为导向设计了5个教学项目，循序渐进地实现了基于MATLAB仿真软件的电机模型的搭建、连续系统下电机模型的分析、连续系统下电机模型的校正以及离散系统下电机模型的搭建、分析与校正过程，同时也融合了思政课程，以期能够全方位提高学生的素质。

关键词： 移动式机器人  

ISBN: (纸本)9787111765837

摘要： 本书由数学基础章节开篇，详细解释了机器人学中所需的线性代数、概率论和优化方法，为介绍后续复杂概念奠定基础；接着，讨论移动机器人的硬件知识，包括传感器、执行器和处理器等关键组件的选择与集成方法；并对机器人操作系统（ROS）进行了深入讲解，详述了其在机器人编程和模拟中的应用；在移动机器人运动学章节中，介绍了机器人的位置、姿态表示和运动控制策略，确保读者能够理解和应用这些关键概念；还深入探讨了移动机器人定位与建图、路径规划与自主导航，通过丰富的图示和实例，展示了如何在不确定的环境中实现精确的自我定位和高效的路径规划；书中进一步介绍了利用神经网络进行运动规划与控制的前沿技术，展现了人工智能在移动机器人领域的应用潜力；最后，探讨了移动机器人的人机交互技术，从简单的命令和控制到复杂的交互对话和合作行为，指出了提高机器人对人类需求响应性和友好度的方法。

摘要： 国务院《关于加强职业培训促进就业的意见》明确提出，要充分发挥职业技能竞赛在技能人才培养中的积极作用，广泛开展多层次的职业技能竞赛，为发现和选拔高技能人才创造条件。近年来，各级各类技能竞赛已经成为促进学生成长成才的重要平台，同时，作为一种检验教学成效的手段、选拔技能人才的方法，其功能价值也越来越受到技工院校的重视。

关键词： 咀嚼机器人   并联机构   线弹性动力学法   弹动力学性能  

摘要： 为掌握由6条主动旋转副-被动球副-被动球副（Revolute-Spherical-Spherical,RSS）并联构成的仿人咀嚼机器人的弹动力学特性，使用线弹性动力学方法建立了机构整体的弹性动力学模型，并通过基于梯形法则步长和向后差分算法对其形变和自然频率进行了数值计算。首先，根据6RSS并联机构的特点作出4个基本假设，在此基础上分别建立曲柄、连杆和末端执行器的动力学模型；然后，根据不同部件连接处节点的变形协调条件，建立相互独立的广义坐标；最后，通过装配所有连杆和末端执行器的模型，得到整体咀嚼机器人机构的线弹性动力学模型。在跟踪给定的咀嚼轨迹过程中，分别求得有、无咀嚼反力时末端执行器的形变及整机的自然频率。结果表明：尽管机构的形变量在有咀嚼反力时比无咀嚼反力时要更大，但在6个运动方向上的最大形变量分别为0.017 0 mm、0.001 1 mm、0.028 0 mm、7.1×10-6°、4.9×10-4°、7.0×10-6°，各数值均较小；同时，机构整体的最小自然频率为300 Hz，远超人的咀嚼频率，表明所设计的咀嚼机器人有较好的弹动力学性能。

关键词： 被动行走机器人   滑移   弹起   动力学分析   数值模拟  

摘要： 为解决被动行走机器人步态研究中难以分析滑移、弹起等复杂步态的动力学行为的问题，搭建了一种考虑足地接触的圆弧足被动行走机器人模型，分析其在路面材料变化的复杂行走路况下表现出的多种行走模式，并揭示了多参数协同演化下的步态失稳机制。首先，引入赫兹接触模型与库仑摩擦模型描述足地间的法向接触力与切向摩擦力，使用第二类拉格朗日方程进行动力学建模；其次，通过改变接触参数模拟不同弹性与摩擦特性的行走路面，采用数值仿真对行走中的滑移、弹起、跌倒等现象进行研究，获得使机器人行走性能较好的足地接触条件；最后，使用分岔图、时间响应图等工具对机器人各结构参数协同演化时的行走步态进行分析。研究结果表明：摩擦系数大于0.24且阻尼系数大于4.37×10～6 kg/(m1.5·s)的足地接触环境是机器人稳定行走的必要条件，摩擦系数和阻尼系数的减小将分别使步态出现滑移和弹起，且摩擦系数对步态的影响占主导地位，两接触参数持续减小将使机器人摔倒；在结构参数中，髋关节质量及转动惯量的减小、足半径增大都更有利于机器人适应大范围的行走斜面角度；同时观察到，无论结构参数如何演化，机器人都将随着斜面角度的增大通过滑移而引发步态失稳。

关键词： “智能机器人及控制”   教学改革   人工智能   机器人学  

摘要： “智能机器人及控制”是人工智能专业的核心课程，该课程致力于培养具有机器人理论知识和应用能力的高水平人才。随着“新工科”建设和人工智能、大数据等的深度融合与发展，对工科类课程教学提出了更高的要求。在“新工科+人工智能”背景下，对人工智能专业“智能机器人及控制”课程的教学内容、课程教材、教学模式、实验平台和考核方式等方面进行探讨，并提出相应改革措施，为提升教学质量、培养高水平复合型人才提供参考和借鉴。

关键词： 爬壁机器人   机构设计   安全吸附分析   联合仿真  

摘要： 针对大坝混凝土表面短钢筋、凸起水泥块、破壁碎面、纵缝、杂草状况，设计了一种履带吸附式爬壁机器人，由四周密封履带围成一个封闭的密封腔，利用分布在负压腔四周的履带对腔体进行密封，中间通过离心风机抽真空使爬壁机器人能够贴附在壁面上。设计了爬壁机器人的相关运动参数，完成了爬壁机器人的安全吸附条件分析，并建立爬壁机器人在壁面各姿态下的力学模型，求出了各姿态下最小的吸附力。完成了在Adams搭建虚拟样机和Simulink搭建电机模型，并验证了电机模型的合理性。最后搭建了联合仿真模型，仿真结果表明爬壁机器人具有稳定可靠的驱动力而且具备较好转向能力，为实际应用奠定了基础。