关键词： 弹跳机器人   轨迹规划   动力学建模   摆荡控制   ADAMS仿真  

摘要： 提出一种在非结构化环境中具备抓取和栖息能力的带臂弹跳机器人。针对机器人抓杠过程进行动力学建模,对主、被动关节运动进行轨迹规划,以实现快速摆荡控制。通过ADAMS软件进行建模与仿真验证,确保动力学控制方案的有效性,为带臂弹跳机器人的设计和控制提供一定的理论和实践参考。

关键词： 爬壁机器人   动力学建模   模块化建模   Udwadia-Phohomsiri方程  

摘要： 动力学模型对实现爬壁机器人的运动性能非常重要,但爬壁机器人动力学方程的构造和求解相对复杂。基于分析力学基本建模思想,结合Lagrange力学方法及Udwadia-Phohomsiri方程,对爬壁机器人机体与驱动部分分别建模后加以整合,获得无约束情况下壁面爬壁机器人准确动力学模型;利用Udwadia和Phohomsiri的方法对无约束爬壁机器人的动力学模型进行处理,利用Baumgarte稳定性校正对任务轨迹约束模型进行处理,获得了含约束爬壁机器人模型。数值仿真结果证实,基于所构建爬壁机器人数学模型可方便地实施机器人轨迹跟踪控制,证明了所采用建模方法的有效性和优势。

关键词： 机械臂   统一动力学方程   履带底盘   预紧力  

摘要： 基于目前我国采摘机器人研究的现状,设计了一款以履带移动平台为底盘,装载有机械手臂的履带采摘机器人。同时针对目前对于履带移动机器人的研究往往将移动平台与搭载的执行机构分离开来分别研究其运动性能的现状,以设计的机器人作为研究的对象,分别对机械手臂与履带移动平台建立运动学模型,并对二者进行结合建立整车的统一动力学方程。根据理论分析于RecurDyn中建立了机器人的完整动力学模型,通过仿真实验分析了机械臂与移动底盘在动态干涉下的行驶特性,提出了一种提升车辆在行驶时提高稳定性的方法,通过实验对于提出方法的可行性进行了合理的验证并求出了相关的数值。

关键词： STEAM   机器人竞赛   中学生   机器人教育  

摘要： 在教育数字化转型及“人工智能+教育”时代背景下,该文提出一种中学机器人竞赛与教育理念结合的方式。通过分析在中学机器人竞赛活动环境下STEAM教育理念的特点和价值,以及其在FIRST科技挑战赛中的具体应用方式,阐述了该理念如何提升学生的跨学科能力、创新思维和团队协作精神。

关键词： 六足   蚂蚁   仿生机器人   动力学   仿真分析  

摘要： 为了验证六足蚂蚁仿生机器人的可行性,采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法对六足蚂蚁仿生机器人进行了研究。通过观察蚂蚁的组成结构和运动形态,对六足蚂蚁仿生机器人的结构和步态进行设计。使用ADAMS软件对设计模型进行了动力学仿真分析,得到了质心位移曲线、质心速度曲线、质心加速度曲线、足端接触力曲线及关节扭矩曲线,结果表明:机器人控制系统能有效的维持机器人的平衡,且在运动过程中保持稳定的状态,验证了模型结构设计及移动步态的合理性。对六足蚂蚁仿生机器人的样机进行测试,测试结果和仿真结果较为一致,验证了数值模拟方法的合理性。六足蚂蚁仿生机器人的设计可以为仿生类机器人的研发提供借鉴。

关键词： 下肢外骨骼机器人   八自由度   滚珠丝杠驱动   助力行走  

摘要： 针对下肢运动障碍患者的康复训练,设计了一款具有新型结构的八自由度下肢康复外骨骼机器人,利用滚珠丝杠驱动小腿代替传统直流电机驱动方式,实现膝关节的伸展/屈曲运动。首先用SolidWorks设计建立外骨骼机器人模型,并用Abaqus对模型中关键零件进行校核,然后针对外骨骼机器人的结构建立简化模型,并通过建立拉格朗日方程进行动力学分析。最后,为探究外骨骼机器人各关节活动所需驱动力和力矩大小与关节运动角度的规律,把外骨骼机器人模型数据导入Adams中,进行了外骨骼机器人平地行走的动力学仿真,得到了模型各关节的运动规律和驱动关节活动所需力矩与力的大小,为后续电机选型提供了参考。仿真结果显示:所设计的外骨骼机器人可以完成平地行走任务,运动时关节角度变化平稳,由此验证了外骨骼机器人的合理性。

关键词： 巷道掘进   双悬臂截割机器人   力位混合控制   相对动力学   相对雅可比矩阵  

摘要： 双悬臂截割机器人可解决传统单臂掘进机在截割大尺寸断面时效率低下的难题,但其与煤岩的动态交互影响控制性能。现有研究以双臂接触同一对象形成运动闭链为前提,无法满足双悬臂截割机器人双臂运动及末端截割头输出力的控制要求。针对该问题,设计了一种基于机器人相对动力学模型的力位混合控制系统。建立双悬臂截割机器人运动学和动力学模型,基于机器人的相对雅可比矩阵及虚位移与虚功原理推导出机器人的相对动力学模型,通过单一变量同时描述机器人双臂的运动状态,将机器人双臂独立的动力学模型整合为一个整体。基于机器人的相对动力学模型,设计了机器人双臂力位混合控制系统,通过李雅普诺夫函数验证了系统的稳定性和可行性。仿真结果表明:双悬臂截割工艺较单悬臂截割拥有更大的工作空间,具有一次性实现大断面截割的能力;双悬臂截割机器人力位混合控制系统能够完成对期望相对位置和期望相对力的同步跟踪,对截割头期望位置跟踪的绝对误差在0.3132 m以内,均方根误差为0.1447 m。

关键词： 井下救援机器人   动力学建模   轨迹跟踪  

摘要： 针对钻孔救援需求,设计了一种变结构井下救援机器人,该机器人可改变自身构型,通过钻孔进入井下环境。根据机器人结构特点,分析了机器人的转向机制,建立了考虑机器人前轮/履带-土壤间力学作用、描述机器人转向特性的动力学模型;为提高机器人的转向性能,分析了系统的瞬态及稳态响应以及不同结构参数对转向性能的影响,并对机器人结构参数进行了改进;基于机器人动力学模型,设计模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)控制器,实现了直线轨迹和圆形轨迹的轨迹跟踪仿真。结果表明,所建动力学模型是有效的,MPC轨迹跟踪控制器能够稳定地跟踪期望轨迹,为机器人的控制奠定了基础。

关键词： 水下机器人   动力学模型   模型简化   计算流体力学(CFD)  

摘要： 为了降低水下机器人动力学模型的复杂性,提升计算效率,基于最小绝对值收敛和选择算子(LASSO)算法的特征选择方法,通过去除潜艇标准运动方程中影响较小的水动力系数实现动力学模型简化。简化后动力学模型的拟合结果与计算流体力学(CFD)仿真计算结果高度一致。结果表明,简化动力学模型可有效提升计算效率。研究成果可为水下机器人的动力学建模及模型简化提供一定参考。

关键词： 机器人学   右半结肠癌   腹腔镜   放射性示踪剂  

摘要： 机器人系统具有高清三维立体图像和稳定的操作性,在右半结肠癌根治术中已广泛开展应用,与传统腹腔镜相比,其具有创伤小、出血量少、住院时间短、并发症发生率低等优势,更有利于术后患者的恢复,安全性及可行性也已得到多项证据的支持。随着技术的改进加之示踪剂及手术入路等新思路的应用,机器人在右半结肠癌根治术中将会发挥越来越重要的作用。