关键词： Robotics   Mobile robots   Service robots   Robot design   Programming   Autonomous robots  

摘要： Purpose - The following paper is a "Q&A interview" conducted by Joanne Pransky of Industrial Robot Journal as a method to impart the combined technological, business and personal experience of a prominent, robotic industry engineer-turned successful business leader, regarding the commercialization and challenges of bringing technological inventions to market while overseeing a company. This paper aims to discuss these issues. Design/methodology/approach - The interviewee is Melonee Wise, an entrepreneur and veteran robot designer. In this interview, Wise candidly discusses her career journey, including the successes and lessons learned in the transitioning from an engineer to the CEO of two robotic start-up companies in just six years. Findings - Melonee Wise had a love for building mechanical things since childhood. At the age of eight, she built and programmed a plotter out of Legos. Wise received BS degrees in mechanical engineering and physics engineering, and an MS degree in mechanical engineering from University of Illinois at Urbana-Champaign. While in school, Wise spent her summers interning at Alcoa, DaimlerChrysler and Honeywell Aerospace. She was able to parlay her passion of building robots when she had the opportunity to work on the DARPA Urban Challenge through her university. From there, Wise joined the start-up Willow Garage as a Senior Engineer in 2007. In 2013, she left her position as Manager of Robot Development at Willow to co-found Unbounded Robotics. When Unbounded unexpectedly shut down 18 months later, Ms Wise gave birth to Fetch Robotics, a manufacturer of autonomous and affordable robots for the warehouse and logistics industries. Originality/value - Melonee Wise is an ambitious robot engineer-turned-entrepreneur in pursuit of fast-paced career and personal growth, and taking on unprecedented challenges. After interning at three large US manufacturing companies, Wise decided to pursue her PhD until the right company and opportunity came al

关键词： Robotics   Inspection   Robot design   Nuclear   Actuators   Hazardous  

摘要： Purpose - The following article is a "Q&A interview" conducted by Joanne Pransky of Industrial Robot journal as a method to impart the combined technological, business and personal experience of a prominent, robotic industry engineer-turned successful business leader, regarding the commercialization and challenges of bringing technological inventions to market while overseeing a company. The paper aims to discuss these issues. Design/methodology/approach - The interviewee is Dr Rob Buckingham, Director at UK Atomic Energy Authority (UKAEA) and Robotics Pioneer. Dr Buckingham is an innovator of snake-arm robotics for confined and hazardous environments. In this interview, Dr Buckingham shares some of his 30+ year personal and business experiences of working in industry, academia, co-founding and directing a robotics company and heading up a new UK government-funded organization for remote handling. Findings - Dr Buckingham received his BSc and his MEng in the Special Engineering Programme at Brunel University in London. The program's objective was to train engineers for the industry by developing problem-solving abilities and decision-making skills of students, which Buckingham accomplished while being sponsored by the UKAEA and as a National Engineering Scholar. After obtaining his PhD in robotics at the University of Bristol, Buckingham, he remained at Bristol for two years as a lecturer in mechanical engineering. In 1997, he co-founded OC Robotics, a private company that designs snake-arm robots specifically to operate in confined spaces. Buckingham directed OC until 2014, when he returned to where he began his early career, UKAEA Culham, this time as a Director and Head of the new Remote Applications in Challenging Environments ( RACE) Centre. Under Buckingham's leadership, RACE is involved in exploring many areas of remote operations, including inspection, maintenance and decommissioning and will be instrumental in developing new remote tools and techniques for

关键词： 白车身输送定位平台   3-UPU并联机构   极限边界搜索法   第二类拉格朗日动力学模型   改进遗传算法   鲁棒PI控制  

摘要： 本文主要针对一种三平动并联机器人的控制系统设计,同时结合课题组对汽车柔性生产线上白车身输送定位平台的应用研究,以三平动3-UPU并联机构作为白车身输送平台定位平台的定位机构。文中围绕该并联机构进行一系列研究,完成了3-UPU并联机构的运动学分析、工作空间分析、动力学建模、SimMechanics建模,并根据输送定位平台对控制系统精确与快速性等特性的设计要求,设计了控制算法并建立控制系统模型。首先根据该并联机构参数与特点,基于D-H法与几何法分别建立运动学模型,求解了运动学正逆解与并联机构的雅克比矩阵。根据并联机构的虎克铰与移动副的约束条件,通过MATLAB软件编程求解了机构的工作空间范围,并绘制出3-UPU并联机构的工作空间三维图。然后根据第二类拉格朗日法,通过求解机构上平台与支链的动能和势能并同时考虑支链的移动副摩擦误差,建立动力学方程的显式标准式,使用规划的轨迹进行动力学仿真得到了三个驱动杆的力矩曲线。本文使用三种不同的控制方案对该并联机构进行控制系统的仿真,利用MATLAB的SimMechanics工具箱得到的3-UPU的模型作为控制系统的仿真对象。采用经典PID控制、鲁棒PI控制和基于改进遗传算法的鲁棒PI控制算法建立SIMULINK模型,得到在不同控制方案下控制轨迹跟踪曲线、速度跟踪曲线、误差曲线等。最后综合考虑白车身定位平台的控制要求,选择伺服驱动电动缸作为3-UPU并联机构的驱动单元,选择美国泰道公司的四轴工业运动控制器作为下位机,使用PC机作为并联机器人控制系统上位机的控制系统硬件方案。本文提出的三种针对白车身输送平台的3-UPU并联机构控制系统,通过SIMULINK仿真表明:使用基于改进的遗传算法鲁棒PI控制方案能够实现并联机构快速准确的轨迹跟踪,而且抗干扰性强、易于实现,优于其它两种方案。

关键词： 人形机器人   仿生踝关节   运动学   静刚度   动力学  

摘要： 人形机器人是机器人技术领域最活跃的分支之一,是全球学术界与工业界广泛关注的热点前沿问题。作为人形机器人的重要组成部分,现有仿生踝关节机构存在承载能力弱、刚度不均衡、工作空间小、仿生水平低等问题。为此,本文从结构功能仿生角度出发,对一种与人类踝关节在形态结构、运动功能、均衡刚度、承载能力等方面高度吻合的、具有中心球副支链的、2-Dof球面并联的新型三支链仿生踝关节机构U+S进行了系统研究。论文主要内容如下:基于闭环矢量法对新型三支链仿生踝关节机构U+S进行运动学分析,求得机构的位置正反解、各支链运动副角位移、各构件质心线速度及角速度;将Xsens MVN惯性动态跟踪仪采集的人类正常行走时踝关节的姿态角轨迹函数作为机构的输出,进行位置反解数值计算与分析。为后续机构静刚度分析、动力学分析奠定理论基础。基于小变形线性叠加原理对新型三支链仿生踝关节机构U+S进行刚度分析与评估。由动平台位移变形与外力的关系,推得机构的柔度与刚度矩阵,采用正交变换法确定机构的6个主刚度指标及主方向,并与2自由度球面并联原型机构UP+R的刚度进行对比。为踝关节机构工程设计奠定理论基础,为机构选择工作空间提供理论技术支撑。对新型三支链仿生踝关节机构U+S进行动力学实时控制建模分析。基于拉格朗日原理,建立了机构动力学理论模型;从条件数出发,推导获得机构速度、加速度及惯性力全域性能指标并进行数值计算。利用三角函数近似简化原则,对拉杆支链的能量方程进行了简化,针对计算精度、响应速度、占用内存三个动态实时控制要求,建立了机构的初步系统动力学控制模型并进行了数值分析。为后续机构动力学动态实时控制提供理论技术指导。利用SOLIDWORKS软件建立了新型三支链仿生踝关节机构U+S的三维实体模型,以.x格式导入ADAMS软件中进行仿真模拟实验,对运动学与动力学模型的理论计算结果与仿真模拟结果进行了对比分析。

关键词： 机器人   代表队   巍山县  

摘要： 本报讯(通讯员张树禄范育金)3月20日,在由省科协、省教育厅、省科技厅、省发改委、省环保厅、团省委共同主办的第31届云南省青少年科技创新大赛机器人竞赛上,巍山县为民小学的3支参赛队在全省120支参赛队伍中脱颖而出,获得了2个一等奖和1个二等奖,其中杨毓南、苏晓洋同学以1 040分的好成绩获机器人普及赛全省最高分。该项竞赛活动是中国科协在21世纪青少年科技创

关键词： 武术擂台机器人   运动动力学   虚拟力   避障规划   攻防策略  

摘要： 在智能移动机器人的研究中,自主移动性是一个非常关键的问题,在移动过程中能否准确、快速地对周围环境做出反应,实时避开前进过程中的障碍物并且不间断的移动到目的地是非常重要的,路径规划和避障算法的研究则是其核心点之一。近年来,随着国家对机器人产业和大学生创新实践的鼓励,中国机器人大赛越来越受到各方关注。武术擂台赛作为中国机器人大赛中一个很有中国特色的重要项目,需要将机器人的自主移动性研究运用到实践中,尤其是移动中的路径规划和避障。现有的路径规划和避障算法大多没有考虑机器人的运动动力学限制和几何参数,在实际机器人应用中会出现物理可行性和泛用性等问题;现有的武术擂台机器人攻防控制策略,主要靠经验和尝试,精确性和灵活性等方面都存在不足。针对于此,本文提出了一种基于虚拟力的运动动力学模型,并将其应用于武术擂台机器人,制定出一套攻防一体的武术擂台机器人攻防控制策略。论文的主要工作如下:(1)设计了武术擂台机器人的结构与系统,分析了机器人整体结构、控制系统、传感器检测系统、电机驱动模块和蓝牙串口模块。(2)提出了一种基于虚拟力控制的运动动力学建模方法,该方法考虑了武术擂台机器人的几何参数和运动动力学限制,且每个参数都有明确的物理意义。进行了参数灵敏度分析,并构建了运动控制器。(3)制定了以运动建模为基础的武术擂台机器人攻防控制策略,构建了运动中攻防一体的攻防控制模型。(4)完成了仿真实验和实际机器人实验,对实验结果进行了分析,并提出了改进方案。实验结果表明,本文提出的运动模型能很好地帮助机器人完成避障规划任务,基于运动建模构建的攻防控制模型可有效地改善武术擂台机器人的避障效率和攻防强度,增强其对抗的竞争力。

ISBN: (纸本)9787517045908

摘要： 全书内容主要分为机器人的概况、机器人的硬件、机器人的比赛、机器人的编程和机器人的仿真五部分。具体内容包括: 机器人概述 ; 机器人的总体架构 ; 机器人的控制器等。

关键词： 中小学生   科技竞赛   机器人   金钥匙  

关键词： robotics   Machine Learning   Data engineering  

关键词： 双臂救援机器人   机械臂   多刚体系统传递矩阵法   动力学建模  

摘要： 随着科学技术的不断发展,为了完成更为复杂的救援任务,双臂救援机器人应运而生,它不仅可以增强机器人对复杂任务的适应性,同时也提高了工作空间的利用率。双臂救援机器人是一个极其复杂的系统,是由多个机械臂连杆及关节串联组成,并且机械臂与移动车体、机械臂各连杆及关节之间均存在着复杂的力学耦合关系,针对其动力学的研究将尤为重要,因此本文采用多体系统离散时间传递矩阵法对其进行动力学的建模与分析。本文的研究内容主要包括以下几个部分:首先,根据救援机器人机械臂的功能需求确定了机械臂的自由度数目以及关节的运动形式,并进一步对救援机器人机械臂的驱动方式、传动方式的选择等方面进行了详细地分析,完成了机械臂的整体结构设计。其次,采用多体系统离散时间传递矩阵与现代逐步时间积分思想相结合的方法,针对双臂救援机器人的结构特点,利用空间运动的刚体数学模型原理,推得双臂救援机器人的移动车体及机械臂各部件的传递矩阵,分别建立了开环双臂救援机器人系统以及闭环双臂救援机器人系统的整体动力学方程和总传递矩阵。并应用D-H坐标系法建立了机器人双机械臂的运动学模型,对传递矩阵法模型进行了验证。然后利用MATLAB软件对开环系统的模型进行计算与仿真,得到了位移,角位移,力以及力矩关于时间的曲线图。通过对仿真结果的分析,该模型能够有效的满足实时动态仿真的需要,并为后期控制系统的建立提供了重要的理论依据。最后,分析了双臂救援机器人机械臂的救援运动,将运动路径进行划分。详细研究了机械臂的几种关节空间的轨迹规划方法。并在理想情况下,对两条机械臂中的主臂进行关节空间的三段三次多项式插值函数的轨迹规划。利用MATLAB软件进行数值仿真实验,得到了角位移,角速度以及角加速度的变化规律曲线图,验证了机械臂的运动轨迹的连续性与平稳性。