关键词： 可重构模块化机器人   拓扑描述   运动学   动力学   轨迹规划   改进遗传算法  

摘要： 可重构模块化机器人是由一系列可以相互连接的智能化模块组成,通过模块自身结构和功能的重新组合重构成具有不同运动学参数和动力学行为的机器人系统以适应不同的工作要求。可重构性扩大了机器人的工作范围;模块化提高了机器人系统的容错能力和自动修复能力,同时降低了生产成本,可重构模块化机器人已成为机器人系统研究的热点。本文主要针对可重构模块化机器人单元模块的结构设计、拓扑构型表达、运动学正逆解、动力学方程自动生成算法、轨迹规划等问题开展了相关研究。设计了一种新型的可移动重构机器人的单元模块及对接机构,相邻模块具有12种连接方式,多个模块组成的机器人系统可实现各个方向的旋转自由度,增加了机器人构型的种类及功能。设计了一种新型的正弦加速度传动槽与插销式的对接机构,结构简洁、紧凑,控制方便简单,能够完成模块之间结构自锁紧,并能快速实现相邻模块可靠连接与断开。在分析单元模块拓扑结构的基础上建立两个模块空间位姿变换的数学描述表,推导了基于指数积公式的多支链机器人系统的正运动学方程。采用遗传算法求运动学的逆解,在传统遗传算法的基础上提出了“移民”策略和局部优化的改进方案,并以双支链构型为例,验证改进遗传算法的有效性。采用基于全局矩阵描述的递归牛顿-欧拉方法自动生成系统的动力学方程,并提出了基于两个模块空间位姿变换的运动方程自动生成算法流程。该方法具有一定的普适性,可应用于其它链式可重构机器人。最后以六个单元模块所组成的双支链构型为例,进行了自动生成运动方程的仿真计算,验证了该方法的可行性和有效性。最后,针对末端执行器运动轨迹问题,应用多项式插值函数拟合关节轨迹,推导出直线和圆弧的笛卡尔空间轨迹规划,根据插值点约束条件的不同选取对应的多项式进行轨迹规划,给出了直线轨迹规划的算法流程,并以具体构型为例给出了具体计算步骤。

关键词： XBee   机器人竞赛   嵌入式操作系统   群机器人协作  

摘要： 机器人比赛是近年来在国内外迅速开展起来的一项活动,它涉及智能控制、人工智能、决策系统设计、传感器技术、通信技术统等多个领域的前沿技术。机器人竞赛是培养自动化和信息化人才的重要手段,也促使了研究人员对相关领域的研究,它也是高科技进展的窗口和促进科技成果实用化的有效途径。本文对机器人竞赛中的自由发挥类项目,群机器人之间的协作进行研究和优化设计。首先,本文对系统的硬件进行了改进设计,为了提高机器人的性能,系统采用了基于ARM Cortex-M3内核的微处理器。硬件采用了模块化的设计理念设计了灰度检测模块、红外测距传感器、光电码盘模块、XBee通信模块、电机驱动模块、液晶显示等硬件模块。然后,在竞技机器人的硬件系统上移植了嵌入式μC/OS-Ⅱ实时操作系统,设计了各硬件模块的底层驱动程序和群机器人的协作控制应用程序。针对机器人在路口处的冲突问题进行了路口协作算法设计。针对群机器人协作控制系统对通信的实时性、可靠性及分布式协作的要求,采用XBee模块设计了适用于群机器人协作控制的自组织无线通信网络,系统采用集中控制的方式协调各机器人的运动。针对原有设计因采用模块参数配置不当而出现的数据混乱现象进行了分析和解决。最后对系统的性能进行了测试、比赛验证,并且对整个系统进行了长期运行,结果表明其与前系统相比在可靠性、实时性方面都有显著提高。

关键词： 码垛机器人   运动学分析   动力学分析   Adams仿真   性能分析软件  

摘要： 近年来,随着越来越多的企业逐渐规模化,以及大型物资配送中心和快递物流方式逐渐兴起,这使得物流自动化技术作为一门新兴技术更是发展迅猛,尤其是码垛机器人技术,它的性能好坏严重影响了整条生产线的生产效率。而如今,我国在机器人技术方面与西方先进国家相比确实具有一定差距,因此,对码垛机器人进行性能分析及其软件开发是非常有实际意义的。根据成箱乳制品自动化产线上的码垛机器人的任务要求,确定了四自由度码垛机器人的总体方案和主要技术参数,设计了码垛机器人的本体结构,建立了其三维实体模型;采用D-H法进行了运动学正逆解分析,利用Adams软件对其运动学进行了仿真分析并与解析结果进行了对比,验证了运动学正逆解的正确性,阐述了误差产生原因,修正了运动学模型;研究了机器人的运动空间、雅克比矩阵及其奇异性,规划了满足作业要求的运动轨迹,为后续码垛机器人的运动控制提供了依据;利用拉格朗日方程法建立了四自由度码垛机器人的动力学模型,解析计算了机器人工作过程中各个时刻的动力学系数、转角速度和加速度等,得到了动态关节力矩,并依此未完成了各关节驱动电机的选型;最后利用MATLAB GUI设计了码垛机器人运动学、动力学性能分析软件的用户交互界面,正确实现了软件系统各个模块的功能。本文对四自由度码垛机器人进行的运动学、动力学性能分析,为机器人的运动控制奠定了理论基础,具有一定实际意义,通过自主开发的性能分析软件及其内置的解析方法,对机器人后续的研究具有重要的参考价值。

关键词： 机器人学   AI   人工智能   人类  

摘要： 智能机器人总有一天会与人类为敌,这种担忧在人类社会普遍存在。但本文作者、伦敦帝国大学外科讲师胡坦·阿什拉费恩(Hutan Ashrafian,上图)指出:有没有人想过,有谁能保护机器人不受来自其他机器人和人类的伤害呢?"机器人权"理念的出现在不久的将来,以机器人形式出现的人工智能(AIs)也许具有思维能力,而且这种可能性越来越

关键词： Sensor networks   robotics   Legal Executions   Mobile   Mobile robots  

摘要： The interaction of distributed robotics and wireless sensor networks has led to the creation of mobile sensor networks. There has been an increasing interest in building mobile sensor networks and they are the favored class of WSNs in which mobility plays a key role in the execution of an application. More and more researches focus on development of mobile wireless sensor networks (MWSNs) due to its favorable advantages and applications. In WSNs robotics can play a crucial role, and integrating static nodes with mobile robots enhances the capabilities of both types of devices and enables new applications. In this paper we present an overview on mobile sensor networks in robotics and vice versa and robotic sensor network applications.

关键词： Entrepreneurship   Corporate Strategy   Market Entry   Open Source   Innovation   Crowdsourcing  

摘要： This case study focuses on 3D Robotics, a drone company with UAV platforms. It examines what 3DR should pursue at the critical inflection point within its history and highlights what is unique about 3DR, particularly when compared to a more traditional non-open, non-Maker company.

关键词： 轮履复合式   反恐机器人   结构设计   运动学分析   动力学仿真   样机试验  

摘要： 现阶段境内外民族分裂和宗教极端势力活动频繁,我国遭受恐怖主义袭击的现实可能性增加。恐怖活动不仅对人民群众的生命财产构成威胁,而且对国家的政治、经济和社会发展造成巨大影响,严重影响区域稳定与发展,给社会造成无法估量的后果。在这种形势下,反恐机器人应运而生,反恐机器人可以安全的实现危险物的转移、爆破以及打击恐怖活动等,从而减少人员伤亡和财产损失,可以广泛应用于军事、消防、公共安全等场合。本课题研究的目标是设计一款轮履复合式的反恐排爆机器人,机器人行走机构采用轮式和履带式相结合的方式,在平地上采用轮式机构行走,在越障及攀爬楼梯时采用轮履复合式机构行走。将两种行走机构的优点结合起来,既能使机器人在平地上行走速度快、操纵灵活,又能适应各种复杂的地面环境。首先,分析国内外反恐机器人研究发展现状,了解各种机器人工作环境以及能够实现的任务,并对轮式移动平台和履带式移动平台做了详细分析。针对轮式机构在平坦地面上运动性能突出,履带式机构在复杂地面运动具有优越性等特点,将两种机构巧妙的结合起来,在运动过程中轮式和履带式机构交替使用,从而设计出一种新型轮履复合式机构方案。接下来进行轮履复合式机器人移动平台结构设计,建立零件三维模型确定各零部件详细尺寸参数,并对关键零部件进行有限元分析确保其可靠性。进一步对机器人移动平台的运动学进行理论分析,为样机研制及实验提供基础。然后完成机器人虚拟样机装配并进行机构动力学仿真研究,利用PROE软件建立机器人简化模型,导入ADAMS软件,在ADAMS中创建虚拟样机模型,进而对机器人的爬坡、越障、攀爬楼梯等运动进行仿真分析,得出机器人相应运动部件动力学仿真曲线。最后,完成机器人各部分零部件加工和样机装配,样机装配完成后进行机器人实验,主要对其在不同环境下的运行状态进行实验验证,监测运动性能,并对理论预期结果与实验结果进行对比研究,进而对模型进行校对与修正。

关键词： 机器人学   应用数学   终身   植物学家   李源潮   一朵花   创新大赛   中国科协  

摘要： 第八届国际工业与应用数学大会开幕8月10日消息,第八届国际工业与应用数学大会在北京举行。这是该会议自1987年举办以来首次在亚洲和发展中国家召开,标志着中国工业与应用数学水平和国际学术地位的提升。国家副主席李源潮出席开幕式并致辞。大会开幕式上,李源潮为五位获奖者颁发国际工业与应用数学联合会设立的五大奖项。(来源:科学网)植物学家发现1.3亿年前"第一朵花"参考消息网8月19日消息,美国植物学家8月17日发表研究称,他们可能发现了全球"第一朵花",这种古

关键词： Control   Mobile robots   Humanoid robots   Machine intelligence   Artificial Intelligence   Cooperative robots  

摘要： Purpose - This article, 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 Rodney Brooks, the Panasonic Professor of Robotics (emeritus), Massachusetts Institute of Technology (MIT), Computer Science and Artificial Intelligence Lab;Founder, Chief Technical Officer (CTO) and Chairman of Rethink Robotics. Dr Brooks shares some of his underlying principles in technology, academia and business, as well as past and future challenges. Findings - Dr Brooks received degrees in pure mathematics from the Flinders University of South Australia and a PhD in computer science from Stanford University in 1981. He held research positions at Carnegie Mellon University and MIT, and a faculty position at Stanford before joining the faculty of MIT in 1984. He is also a Founder, Board Member and former CTO (1991-2008) of iRobot Corp (Nasdaq: IRBT). Dr Brooks is the former Director (1997-2007) of the MIT Artificial Intelligence Laboratory and then the MIT Computer Science & Artificial Intelligence Laboratory. He founded Rethink Robotics (formerly Heartland Robotics) in 2008. Originality/value - While at MIT, in 1988, Dr Brooks built Genghis, a hexapodal walker, designed for space exploration (which was on display for ten years in the Smithsonian National Air and Space Museum in Washington, D.C.). Genghis was one of the first robots that utilized Brooks' pioneering subsumption architecture. Dr Brooks' revolutionary behavior- based approach underlies the autonomous robots of iRobot, which has sold more than 12 million home robots worldwide, and has deployed more than 5,000 defense and security robots;and Rethink Robotics' Baxter, the world's first interactive production r