关键词： 机器人   哈密顿原理  

ISBN: (纸本)9787030532046

摘要： 本书系统深入地研究了辛几何理论、哈密顿动力学的公理化体系，并以四自由度串联机器人为例，研究了基于哈密顿动力学系统的形式化分析与验证方法的应用，为机器人动力学的安全设计提供了形式化验证理论和技术手段。全书主要内容包括：哈密顿模型的几何基础—辛流形空间的形式化、哈密顿模型和拉格朗日模型的勒让德映射关系的形式化、哈密顿方程的形式化和机器人动力学的形式化建模与分析。内容涉及交互式定理证明、机器人、形式化验证等人工智能领域。

关键词： 超大型航天器   空间机器人   在轨服务   轨迹规划   自然坐标法  

摘要： 超大型航天结构具有超大柔性、超低固有频率的特点,空间机器人在轨组装时应尽可能避免激起超大型结构的柔性振动.空间机器人组装超大型结构模块的过程分成抓捕阶段、位姿调整与稳定阶段、安装阶段和爬行阶段.通过对安装阶段的动力学与控制研究,提出共线安装的轨迹规划方法,有效避免了柔性结构振动.首先,采用自然坐标法和绝对节点坐标法建立主结构-空间机器人-待组装结构的在轨组装系统动力学模型.然后,将共线安装的要求转化为空间机器人的轨迹规划约束,要求空间机器人质心到主结构/待组装结构的距离保持不变,实现共线安装的轨迹规划.数值仿真表明:提出的组装方法在组装过程中可有效避免超大型结构的横向运动,降低夹持力矩.最后,分析了系统参数对组装过程动力学响应的影响,为超大型航天器的在轨组装提供了参考.

关键词： 原始创新能力   制造强国   现代机器   机械运动   机器人学   国际市场竞争力   制造大国   核心手段  

摘要： 建立现代机器与装备的原始创新能力是现代产业获取自有知识产权、提升国际市场竞争力的核心手段,是我国实现由制造大国向制造强国顺利转变的必然要求。对于以机械运动作为功能实现手段的现代机器与装备来说,其原创研发的核心问题是其功能机理的探究及其机械运动过程的构思.

关键词： 机器人竞赛   科技创新人才   随机应变能力   荣誉称号   实践家   湖南师范大学附属中学   马泽   长沙市  

摘要： 在湖南师范大学附属中学(以下简称师大附中)机器人竞赛队,有这样一对双胞胎兄弟--哥哥马清泉、弟弟马泽水。在马清泉眼中,弟弟是“一个随机应变能力较强的好队友”;在马泽水眼中,哥哥是“一个热爱发现并擅长解决问题的实践家”。兄弟两人先后获得“长沙市优秀青少年科技创新人才”荣誉称号。

关键词： RoboDK   机器人学   虚拟仿真   项目教学  

摘要： “机器人学”课程是现在各大高校正在探索和改革的重要课程,传统的机器人课程具有很强的理论性,内容相对枯燥,很难调动学生的学习热情,这会导致学生学习效率低下,学习效果差。在课程中引入RoboDK虚拟实验平台,可以有效地调动学生学习积极性。同时,通过该虚拟平台的离线编程功能可以提高实训平台的使用效率。从课程实践可以发现,学生通过该虚拟实验平台可以很好地巩固相关理论知识,掌握实际工业机器人的编程方法,提升了解决实际复杂工程问题的能力,且对教育教学及实践具有良好的支撑作用。

关键词： 连续型机器人   线驱动   集中质量矩阵   动力学  

摘要： 提出了一种位-力混合驱动的线驱连续型机器人的动力学模型。首先,基于集中质量矩阵法进行机器人动力学建模,将机器人动能的连续积分等效离散为三点求和形式,可简化建模过程并提升仿真的计算效率。其次,分析了驱动力与驱动线几何约束的力学关系,将线驱动作用等效建模为电机的驱动参数与牵引线张力的线性方程组,不仅可以精确地满足牵引线对系统的约束条件,还可以在不使用拉力传感器的条件下得到线的驱动力,降低了机器人成本及控制难度,这种方法适用于任意数量牵引线的连续型机器人。最后,将线驱连续型机器人的仿真和实验结果进行对比,机器人末端点的轨迹最大误差为3.85%,验证了所提模型的有效性。

关键词： 步行机器人   微型机器人   机器人学   美国西北大学   学术探索   遥控   平均速度   螃蟹  

摘要： 据报道,美国西北大学工程师开发出有史以来最小的遥控步行机器人,它以一种小巧可爱的螃蟹形式出现。这只微型螃蟹只有0.5 mm宽,可弯曲、扭曲、爬行、行走和转身甚至跳跃。研究人员还开发了形似尺蠖、蟋蟀和甲虫的毫米级机器人。领导实验工作的约翰·罗杰斯说,机器人学是一个令人兴奋的研究领域,微型机器人的发展更是学术探索的一个有趣话题。研究人员表示,新技术能够实现多种受控运动方式,并且可以每秒一半身长的平均速度行走。

关键词： 仿生机器人   软体机器人   机器人学   吸盘   非结构化环境   潜在需求   跨介质   地形观测  

摘要： 2022年5月,北航软体机器人实验室的文力教授课题组再次登上《科学·机器人学》(《Science Robotics》),历时五年,鱼软体吸盘机器人取得新进展。在仿生吸盘基础上,课题组进一步研制出跨介质吸附仿生机器人,机器人实现了在水中和空中的往返穿梭,扩大了运动范围。多地形观测、多介质作业、多环境探查等高度非结构化环境对机器人快速跨介质运动和高效暂栖的能力有着广泛的潜在需求。未来,跨介质吸附仿生机器人在这类特殊开放环境中将大有可为。

关键词： Robotics   Stress   Rotation   Knee   Bone  

摘要： Accurate and reliable information about three-dimensional (3D) knee joint laxity can prevent misdiagnosis and avoid incorrect treatments. Nevertheless, knee laxity assessments presented in the literature suffer from significant drawbacks such as soft tissue artifacts, restricting the knee within the measurement, and the absence of quantitative knee ligament property information. In this study, we demonstrated the applicability of a novel methodology for measuring 3D knee laxity, combining robotics- and image-based technology. As such technology has never been applied to healthy living subjects, the aims of this study were to develop novel technology to measure 3D knee laxity in vivo and to provide proof-of-concept 3D knee laxity measurements. To measure tibiofemoral movements, four healthy subjects were placed on a custom-built arthrometer located inside a low dose biplanar X-ray system with an approximately 60 deg knee flexion angle. Anteroposterior and mediolateral translation as well as internal and external rotation loads were subsequently applied to the unconstrained leg, which was placed inside a pneumatic cast boot. Bone contours were segmented in the obtained X-rays, to which subject-specific bone geometries from magnetic resonance imaging (MRI) scans were registered. Afterward, tibiofemoral poses were computed. Measurements of primary and secondary laxity revealed considerable interpersonal differences. The method differs from those available by the ability to accurately track secondary laxity of the unrestricted knee and to apply coupled forces in multiple planes. Our methodology can provide reliable information for academic knee ligament research as well as for clinical diagnostics in the future.

关键词： 串联机器人   动力学建模   迭代学习控制   数值仿真  

摘要： 串联机器人是通过关节将一系列连杆串联成开环的运动链,采用驱动器驱动各个关节运动从而带动连杆的相对运动,使末端执行器到达合适的位姿。针对一种平面3R串联机器人,本文首先根据拉格朗日方程建立该机器人的动力学模型,然后采用机器人轨迹跟踪迭代学习控制方法设计迭代学习控制算法的控制器,再利用闭环PD型迭代学习控制律进行数值仿真,最后的仿真结果验证了机器人动力学模型的正确性和迭代学习控制方法的有效性。