关键词： 机器人   运动学   动力学   参数辨识   运动控制系统  

摘要： 近年来,我国工业机器人井喷式发展及应用已经成为了一种不可阻挡的趋势,工业机器人关键技术研发是机器人产业的核心问题,尤其在一些高端应用场合,比如弧焊、涂胶、打磨等应用领域,对机器人的防护等级、速度和加速度性能、位置精度、运动平稳性等要求十分苛刻。本文结合安徽省自然科学基金项目以及安徽埃夫特公司实际工业需求开展了基于基于参数辨识的机器人动力学控制系统的研究。本文首先对国内外机器人发展状况做了简单介绍,引出了本文将研究的目标和技术问题。针对需开发的六关节机器人机械模型,给出了机器人的技术参数,基于D-H法则对机器人进行了运动学建模,描述了机器人TCP点在基坐标系之间正运动学、逆运动学求解问题,这是进行下一步建模和研究的基础。根据能量守恒的原理和应用拉格朗日(Lagrange)法建立起了机器人动力学模型,完成了算法的推导,并进行了验证,然后分析了影响机器人动力学参数辨识的相关因素,应用最小二乘法完成了机器人动力学参数辨识。在此基础上建立了机器人伺服控制器模型,进行了动力学前馈控制技术的研究,实现了机器人前馈控制、机器人实时操作系统、高速伺服总线等技术工程化应用,研制出了满足ER50技术指标的机器人的控制器,并进行了相应的性能测试实验。实验表明,机器人具有良好的精度和动态性能。最后对本文进行了总结,提出了课题拓展研究的方向。

关键词： Evaluaton   Oral presentatons   Project   Video recording   Writen reports  

摘要： In the subject Project I in the second year of the Degree in Industrial Technology Engineering taught at the School of Industrial Engineering of Barcelona (ETSEIB), subgroups of 3-4 students within groups of 20 students develop a project along a semester. Results of 2 projects are presented related to manufacturing, measurement of parts and the statstcal treatment of data, placing emphasis on cross-curricular issues, recording of oral presentatons and how this helped improving its quality, as well as evaluaton of the subject by the students by means of questonnaires and open-ended questons.

关键词： 机器人   机器人竞赛   竞赛课程   校本课程  

摘要： 教育机器人的开发与应用涉及到感测技术、通信技术、智能技术和控制技术,是进行信息技术和通用技术教育的最佳载体,也是培养学生信息素养、提高创新精神和综合实践能力的有效平台。近些年,很多地方将机器人课程作为校本课程引入学校教育。对于我们这样经济欠发达地区的学校来说,无法向机器人的普及性教育投入大量的人力、物力、财力,但又不想失去机器人这个良好的培养学生综合能力的载体。高中阶段的竞赛培训是最具校本特色的课程,所以选择竞赛课程的形式,研究高中学生心理以及学习特点、分析各类机器人竞赛的特点,开发机器人竞赛校本课程。本文依据笔者在开展机器人竞赛教学的实践经验,通过查阅文献资料,吸收已有研究成果,在了解国内外机器人竞赛和机器人教育开展现状的基础上,在学习和借鉴各家实践探索和研究的基础上,对我校机器人竞赛校本课程开发作了初步的探索。运用建构主义学习理论和多元智能学习理论,通过教学实践分析机器人竞赛课程教学的理论和方法,初步构建教学、创新、竞赛三位一体的人才培养模式。建设与机器人竞赛相关的课程、教学内容、教学方法和实践体系。本文包括五个部分：第一部分是高中机器人竞赛校本课程开发的背景,概述了国内外机器人教育的现状和国内外各类机器人竞赛项目的情况,提出当前机器人竞赛教学中存在的问题,阐述机器人竞赛课程开发的意义;第二部分是高中机器人竞赛校本课程开发,重点分析了机器人竞赛课程开发的理论依据和现实意义,阐述机器人竞赛课程的教学目标,教学对象,教学组织和课程设置;第三部分是我校高中机器人竞赛校本课程开发的实践探索,阐述了我校机器人竞赛课程的内容选择、实施策略、教学策略和教学评价;第四部分是我校机器人竞赛校本课程开发的实施成果,介绍了我校机器人竞赛校本课程开发的实践成果,并对我校机器人竞赛校本课程开展情况进行反思;第五部分结语以我校机器人课程取得的成效拓展到对机器人竞赛课程开发的思考与憧憬。

关键词： 人工智能   领域   人类   机器人学   自主式武器  

摘要： 对未来机器人可能存在的风险和担忧,四位机器人学领域的专家谈及了他们的观点和解决之道。他们分别是伯克利加州大学计算机科学教授斯图尔特·拉塞尔(Stuart Russell),英国布里斯托尔大学机器人学讲师萨宾·赫尔特(Sabine Hauert),斯坦福大学生物医学和计算机科学教授拉斯·奥尔特曼(Russ Altman)和卡内基一梅隆大学计算机科学教授曼努拉·维罗索(Manuela Veloso)。对人工智能武器要表明立场人工智能(AI)和机器人领域面临一个重要的伦理抉择:对于致命性自主式武器系统(LAWS),我们应该持支持还是反对态度?要不了几十年,或在未来几年里,人工智能和

关键词： ANOVA   Bead geometry   MATLAB   Orthogonal array   Robotic GMAW   Taguchi  

摘要： This study is aimed at obtaining a relationship between the values of dependent and independent variables of robotic gas metal arc welding, using linear regression techniques. The welding parameters such as the arc current, stick out, arc voltage and welding speed are taken as independent variables and bead geometry namely bead width, bead penetration and bead reinforcement were dependent variables. In this study, the important factors on bead geometry are considered and the other parameters are held as constant. An extension of this model, namely multiple linear regressions, is used to represent the relationship between a dependent variable and several independent variables. Taguchi's L₂₇, 3 level 4 parameter orthogonal array design of experiments, twenty seven samples were analyzed and the bead geometry values of the weld bead have been measured. Then, the relationship between the welding parameters is modeled and expressed in multiple linear regression models by a script approach with MATLAB. Each model is checked for its adequacy by using ANOVA. The proposed model is compared with the experiment values and it has positive correlation with maximum of 3.67% error. The results were confirmed by further experiments. © Maxwell Scientific Organization, 2015.

关键词： 并联机器人   轨迹规划   动力学   联合仿真   前馈控制   人机交互  

摘要： 随着我国向创新性国家转型以及国内劳动力成本上升,对以工业机器人为代表的工业自动化设备产生了旺盛的需求,为此,本文针对一种二自由度平面并联机器人开展相关研究。针对机器人的结构,对其进行运动学分析和工作空间求解,并提出一种笛卡尔空间轨迹规划方法。根据拉格朗日方程建立平面五杆并联机构动力学模型,通过对系统总能量进行分析,推导出机器人动力学模型与平面五杆并联机构动力学模型之间的等效关系,并提出等效动力学模型参数分步辨识法,并采用动力学分析软件ADAMS和数学分析软件MATLAB对其进行仿真验证。为提高机器人的运动精度,采用非线性前馈控制方式,并建立其虚拟样机控制模型,运用ADAMS-Simulink联合仿真方法,对其进行多组不同速度、不同负载的仿真实验,以研究前馈控制对机器人精度的影响。采用VC6.0开发一款机器人控制软件,该软件通过串口通信方式与伺服驱动器进行信号传输,并通过调用动态链接库与PMAC运动控制卡进行通信。编写运动控制卡运动程序和PLC程序,将上位机控制软件的轨迹信息与机器人运动学方程、轨迹规划方程相结合,应用于实物样机中,从而实现机器人的运动控制。使用本文提出的分步辨识法求得机器人实物样机的等效参数,在伺服闭环PID控制器的基础上建立非线性前馈控制方式,完成相关实验论证。实验结果验证了等效动力学模型的正确性和分步辨识法的有效性,并验证前馈控制方法可有效提高机器人的运动精度,减小跟随误差,并削弱不同负载对运动精度的影响。

关键词： 机器人控制   双目视觉   乒乓球运动   无线网络   交互联动  

摘要： 随着机器人技术、双目视觉技术以及无线网络技术的飞速发展,双目视觉技术和机器人技术在国防领域、工业制造和工业生产领域、以及体育运动领域都有着广泛的应用。 传统的体育比赛是人的比赛和机器人模仿人的比赛,而人与机器人交互的体育运动是一种全新的体育类型,人与机器人双方作为独立的运动员进行合作,合作的形式是人与机器人可以进行相同的比赛或者相关联的比赛。人机合作多模式乒乓球机器人竞赛系统是在传统乒乓球赛的基础上叠加机器人交互跑位运动、机器人迎击或躲避的方式进行复合比赛的人机合作竞赛系统。该系统改变乒乓球台的设置,增加兴趣点,增加无线网络和互联网环境,实现多模式竞赛。在上述系统中包括通过双目摄像头对乒乓球运动进行三维轨迹识别;搭建乒乓球运动机器人,根据乒乓球运动轨迹落点控制机器人迎击或躲避,或机器人可做啦啦队,比赛间隙进行绘画;录制整个比赛过程,保存视频,在有争议的时候回放视频;建立观众互动平台,观众可以通过网络观看比赛,并对自己支持的球队进行投票和评论留言;整个系统通过网络交互联动起来。 本文在阅读相关专业书籍和大量论文的基础上,通过对乒乓球运动、双目视觉技术以及机器人技术的研究,分析并设计了人机合作多模式乒乓球机器人竞赛系统。机器人运动和乒乓球运动进行游戏性事件交互,本设计在结构上分为机器人控制、图像处理,网页设计三大部分。机器人控制部分的主要内容有：采用“创意之星”搭建了模块化机器人,在Linux C语言环境下编写下位机控制程序,并且在VS2010环境下编写MFC人机交互界面,通过无线网络控制机器人运动。图像处理部分的主要内容有录制比赛视频,并且回放视频;对双目摄像头进行标定、立体校准和匹配,根据“视差法”求出乒乓球三维空间坐标。采用Matlab进行摄像机标定(张正友标定法),并利用OpenCV编写算法进行立体校准和匹配;通过二值化图像并调节颜色阈值来分割出乒乓球和机器人,然后再根据边缘检测和轮廓提取来进行准确识别;通过实验证明了该算法的有效性。采用DreamweaverCS6和PHP开发动态网站,网站内容包括比赛视频播放,网友参与投票,选出支持的乒乓球队(蓝队或者红队),以及在线评论,表达观看比赛的心情进行互动交流。

关键词： Aerospace   Humanoid robots   Robot design   Safety   Teleoperation   Cooperative robots  

摘要： Purpose - This paper, a "Q&A interview" conducted by Joanne Pransky of Industrial Robot Journal, aims to impart the combined technological, business and personal experience of a prominent, robotic industry engineer-turned entrepreneur regarding the evolution, commercialization and challenges of bringing a technological invention to market. Design/methodology/approach - The interviewee is Dr Robert Ambrose, Chief, Software, Robotics and Simulation Division at National Aeronautics and Space Administration (NASA)'s Johnson Space Center in Houston, Texas. As a young child, even before he started school, Dr Ambrose knew, after seeing the Apollo 11 moonshot, that he wanted to work for NASA. Dr Ambrose describes his career journey into space robotics and shares his teams' experiences and the importance of the development of Robonaut, a humanoid robotic project designed to work with humans both on Earth and in space. Findings - Dr Ambrose received his MS and BS degrees in mechanical engineering from Washington University in St. Louis, and his PhD in mechanical engineering from the University of Texas at Austin. Dr Ambrose heads the flight spacecraft software, space robotics and system simulations for human spaceflight missions. He oversees on-orbit robotic systems for the International Space Station (ISS), the development of software for the Multi-Purpose Crew Vehicle and future human spaceflight systems, simulations for engineering development and training, hardware in the loop facilities for anomaly resolution and crew training and the technology branch for development of new robotic systems. Dr Ambrose also serves as a Principal Investigator for NASA's Space Technologies Mission Directorate, overseeing research and formulating new starts in the domains of robotics and autonomous systems. He co-chairs the Office of the Chief Technologist (OCT) Robotics, Tele-Robotics and Autonomous Systems roadmap team for the agency's technology program, and is the robotics lead for the

关键词： Therapists   Adaptation   Automation   Robots   Artificial intelligence   Robotics   Patients   Feedback   Rehabilitation  

摘要： Rehabilitation robots physically support and guide a patient's limb during motor therapy, but require sophisticated control algorithm's and artificial intelligence to do so. This article provides an overview of the state of the art in this area. It begins with the dominant paradigm of assistive control, from impedance-based cooperative controller through electromyography and intention estimation. It then covers challenge-based algorithms, which provide more difficult and complex tasks for the patient to perform through resistive control and error augmentation. Further: more, it describes exercise adaptation algorithms that change the overall exercise intensity based on the patient's performance or physiological responses, as well as socially assistive robots that provide only verbal and visual guidance. The article concludes with a discussion of the current challenges in rehabilitation robot software: evaluating existing control strategies in a clinical setting as well as increasing the robot's autonomy using entirely new artificial intelligence techniques.

关键词： 轮履复合式底盘   救援机器人   动力学   稳定性   乘适性   优化  

摘要： 轮履复合式救援机器人是一款新型的救援机器人,它具有灾难现场搜救和伤员转运的功能。机器人融合了复合式底盘技术,拥有较高的机动性能和较好的地面通过性能,这使得其救援效率得到很大的提升。出于提升实际救援的工作效率,轮履复合救援机器人的底盘采用特殊性的结构设计,但是这种设计是否可以真正改善救援机器人的性能有待进一步考证,因此本文对救援机器人底盘的动力学性能进行了较为详细地分析。本文针对救援机器人的整体结构进行了简要介绍,分析了影响救援机器人底盘性能的关键因素,并明确了课题的主要研究方向和侧重点。首先,本文参考了普通履带车辆底盘稳定性的分析方法,结合救援机器人的结构特殊性,并综合空间运动学以及多体动力学建模的相关理论,建立了变体轮履带的稳定性动力学分析模型,对履带部位的稳定性进行了分析。利用多体动力学仿真软件Adams对机器人的实际运行过程的稳定性进行了仿真分析,并针对分析结果提出了底盘结构上的改进方案。其次,由于救援机器人具有伤员转运的功能,因此,出于对所转运伤员安全性和舒适性的考虑,本文对救援机器人在轮式底盘状态下的乘适性进行了动力学建模和仿真分析,根据分析结果通过MATLAB设计相应的优化程序对底盘的结构参数进行了优化,并通过优化结果修改仿真模型参数再次运行仿真,由仿真结果验证了文中所设计的优化过程的合理性。最后,为了进一步考核救援机器人底盘的动力学性能,本文对救援机器人底盘在特殊路况下的运行过程的动力学性能进行了分析,由分析结果得知影响机器人底盘性能的关键影响因素以及影响机理,为下一步对救援机器人的控制优化提供了理论依据。