关键词： FAST   索牵引并联机器人   变长度柔索   动力学模型   动力学仿真  

摘要： 500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)中馈源支撑系统是一个巨型的索牵引并联机器人,钢索牵引动平台在数百米空间内运动,包含变长度柔性索的运动和动平台的刚体运动。该文以索牵引并联机器人为研究对象,首先,采用绝对节点坐标法建立变长度钢索单元模型,并以此为基础利用虚功原理建立变长度索单元的动力学方程组;其次,对刚性动平台进行动力学分析,利用钢索与动平台间的约束得到六索牵引并联机器人整体的动力学方程组,其中包含柔性索和动平台的自由度;最后,使用MATLAB对建立的动力学模型进行了数值计算及仿真,将所得的仿真数据与对应的FAST实际运行数据进行对比,验证了该模型的可行性。

关键词： 索驱动并联机器人   Stewart平台   FAST   系统控制  

摘要： 500m口径球面射电望远镜(FAST)采用索驱动并联机器人与Stewart平台组合实现馈源在百米工作空间内的毫米高定位精度。该文提出了该类刚柔结合机构的动力学建模方法,分别对绳索和Stewart平台进行精确建模,通过两级机构模型的联立对中间结构的Newton-Euler方程迭代来求解系统的振动,探讨系统耦合振动的本质,从原理上说明了Stewart平台补偿误差对系统造成的具体影响并以数值形式表达。研究结果为FAST提高观测精度提供了必要条件,也为这类刚柔结合机构的控制算法提供了重要理论基础。

关键词： identification and positioning   deep convolutional neural network   single-shot multibox detection   PASCAL VOC   computer vision   robotics  

摘要： Target recognition and localization are essential in computer vision and pattern recognition in robotics. The artificial extraction of features was omitted with the emergence of deep convolutional neural networks, reducing the influence of human factors on the results. The single-shot multibox detector (SSD) network has achieved excellent recognition by high precision and fast speed in target recognition and positioning. However, some small real-time systems are difficult to implement because of their demanding hardware and extended training time. Based on the digital normalization and residual network structure, the depth-wise separable convolution is proposed to replace the traditional convolution. The improved SSD network structure was used for identification and positioning in our work. The speed of training and testing increased without a decline in the accuracy, thus reducing the dependence on hardware. The method has achieved good results on the PASCAL VOC dataset after testing. It can also be applied to the field of intelligent inspection robots and intelligent security robots. (c) 2022 SPIE and IS&T

关键词： 2-UPR/2-RPU并联机器人   螺旋理论   拉格朗日方程   误差分析  

摘要： 提出一种新型2-UPR/2-RPU冗余并联机器人并以其为研究对象,采用螺旋理论和拉格朗日法两种方法对其进行动力学建模与动力学对比研究。首先,采用封闭矢量法在全局坐标系下建立2-UPR/2-RPU并联机器人的运动学反解方程。其次,采用拉格朗日法求解了并联机器人各构件的速度关系并建立了其动力学模型。然后,采用螺旋理论对并联机器人4个支链中各关节和杆件的速度和加速度进行分析,同时结合虚功原理建立并联机器人的动力学模型。最后,以并联机器人动力学模型为基础,在MATLAB中编程得到并联机构的算法,求解得到了基于螺旋理论和拉格朗日方程建立的动力学模型各支链驱动力数值仿真结果,并通过与ADAMS软件的动力学仿真结果进行仿真验证和误差分析。结果表明:螺旋理论建立的动力学模型精度相对较高、方法方便且计算简单、更适用于少自由度并联机构动力学模型的建立和机构动力学的控制。极大地提高了2-UPR/2-RPU并联机器人响应速度和控制精度,满足磨床打磨曲面的精度要求,为机构的实践应用提供了可靠的理论依据并奠定了重要基础。

关键词： 3-PRS并联机构   执行器故障   几何法   达朗贝尔原理   关节内力  

摘要： 为了研究执行器故障对3-PRS并联机器人运动影响及其关节力或力矩的变化情况,采用几何法与达朗贝尔原理法分析3-PRS并联机器人在执行器卡死状态下各关节内力的变化。首先,运用几何法建立3-PRS并联机器人的正向运动学模型,推导了运动构件的位置、速度和加速度运动方程;然后,基于达朗贝尔原理研究了执行器卡死故障状态下的3-PRS并联机器人运动构件的受力情况,建立3-PRS并联机器人的驱动力与运动构件内力间的数学表达式;最后,通过实例仿真分析,得到3-PRS并联机器人的驱动力与关节内力的变化曲线图。结果表明,在3-PRS并联机器人发生执行器卡死故障时,3条运动支链无法协调运动,在机器人球铰达到极限转角时关节内力和驱动力将发生突变,造成并联机构的破坏,从而影响正常运行。该研究为执行器故障下的并联机器人关节内力分析提供了一种可行的方法,也为并联机器人的冗余设计与可靠性分析奠定理论基础。

关键词： 自动化研究所   沈阳自动化所   机器人学   国家重点实验室   中国科学院   火炬传递活动   机电一体化   量身定制  

摘要： 2022年3月4日,北京冬奥组委驻地冬残奥会火炬传递活动现场,火炬手彭园园佩戴智能手臂,接过上一棒圣火,举起火炬。传递过程中,她灵活运用智能手臂挥舞致意,使用健侧手臂与智能手臂流畅自如交替火炬,实现了双手操作的梦想。这款智能手臂是中国科学院沈阳自动化研究所(以下简称“沈阳自动化所”)机器人学国家重点实验室张弼团队为火炬手彭园园“量身定制”的一款生机电一体化机器人——上肢助力外骨骼机器人.

关键词： 冗余度机器人   神经动力学   伪逆法   位置/力规划方案   关节角速度  

摘要： 针对机器人在实际生产中因与环境相接触而可能导致损坏的问题,从运动学角度提出一种通过刚性系数将机器人位置误差和接触力误差建模和解耦的位置/力规划方案.该方案从机器人逆运动学出发,将末端执行器的接触力与位置误差建模为关于机器人速度与位置间的关系式,并且引入一种神经动力学模型.使用伪逆法对所提方案进行求解,将所得的解作为控制信号驱动机器人完成任务.数值仿真与实验结果表明:所提方案能够有效控制机器人完成轨迹跟踪的任务,末端执行器的接触力能够收敛到期望的接触力.

关键词： 有限元分析   摩擦轮发射装置   瞬态动力学分析   固有频率  

摘要： 为提高步兵机器人稳定性和可靠性,以摩擦轮发射装置为主要研究对象,通过UG三维实体建模,利用ANSYS对摩擦轮发射装置进行模态分析、谐响应分析、瞬态分析和疲劳分析。通过模态分析得到前6阶振型图;通过谐响应分析验证所得固有频率数值的准确性;通过瞬态分析得到结构在一定工作条件下的应力应变分布,以及在其他工作条件不变时摩擦系数对结构受力的影响。仿真结果表明,摩擦轮发射装置的固有频率接近于5阶模态振型频率,并利用谐响应分析进一步验证固有频率数值的准确性和可靠性;通过对摩擦轮发射装置进行瞬态力学分析,得到瞬态应变及变形云图,在此基础上分析出不同摩擦系数对摩擦轮所受应力的影响。结合疲劳分析得到摩擦轮发射装置的疲劳寿命云图、安全系数云图,分析得到摩擦轮发射装置在受变载荷的受力状态,可进一步为摩擦轮发射装置使用的稳定性和可靠性提供理论支持。

关键词： 精密定位   运动学   刚体动力学优化设计  

摘要： 设计了一种冗余驱动精密定位并联机器人。首先,构建一种十字交叉布置的4-PRR余驱动平面并联机器人初始构型;借助Kane方程建立系统多刚体动力学模型。在此基础上,采用前馈动力学方法,并借助Adams软件进行仿真校验。仿真结果表明:在给定轨迹下,X方向上的最大跟踪误差为0.0045m,Y方向上的最大跟踪误差为0.009m,最大均方根误差为0.0101m,验证了刚体动力学建模的正确性和精确度。在刚体动力学基础上,综合考虑机构加、减速运动过程和任务工作空间内的动态特性,定义两类动力学性能指标,构建出综合了尺寸和多种运动性能约束的动力学优化模型;通过单调性分析揭示尺度参数对性能指标的影响规律,进而借助模式搜索(PS)算法,获得设计变量的一组最优值,据此建造工程虚拟样机。优化实例表明:在任务工作空间内,当雅克比矩阵的全域最大奇异值的上界为1.7和全域最小奇异值的下界为0.17时,机构具有较好的动态性能,同时亦可综合保证机构的速度、精度、刚度和承载力性能。

关键词： 液体电解质   锂离子电池   充电电池   充电速度   机器人学   电气化   使用寿命   航空业  

摘要： 科学家描述了一种机器人学与人工智能(AI)相结合的技术,该技术能筛选出锂离子电池非水液体电解质溶液的最佳配方。该研究或有助于加快研发出功能更好的充电电池,比如充电速度更快、使用寿命更长。相关研究近日发表于《自然—通讯》。开发高性能电池技术对于推动运输和航空业的电气化格外重要。