关键词： Demographic Aging   Rehabilitation robotics   robotics   Birth Rate   journals  

摘要： The current world has problems with the declining birth rate and aging population. With this problem, application of robotics technology to commodity life is highly required. Especially, demand of rehabilitation robotics becomes more and more increasing. Hence, a special issue on rehabilitation robotics introducing the forefront rehabilitation assist technology is planned in this journal.

关键词： Robotics   Robot vision  

摘要： Purpose - This article aims to provide a brief overview of the field now known as "evolutionary developmental robotics (evo-devo-robo)", which is based on the concept and principles of evolutionary and development principles such as evolutionary developmental psychology, evolutionary developmental biology (evo-devo) and evolutionary cognitive neuroscience. Design/methodology/approach - Evo-devo-robo is a new field bringing together developmental robotics and evolutionary robotics to form a new research area. Basic concepts and the origins of the field are described, and then some basic principles of evo-devo-robo that have been developed so far are discussed. Findings - Finally, some misunderstand concepts and the most promising future research developments in this area are discussed. Originality/value - Basic concepts and the origins of the field are described, and then some basic principles of evo-devo-robo that have been developed so far are discussed. Finally, some misunderstood concepts and the most promising future research developments in this area are discussed.

关键词： 青少年   教育机器人   奥林匹克   竞赛   装备工作   师范大学   领导小组   委员会   教育部   中学   中国   选拔   金山   活动   华东   国家   附属  

摘要： 2014年7月26~28日，“金山杯”第9届全国青少年教育机器人奥林匹克竞赛暨第26届ROBO-ONE国际机器人竞赛和第3届国际青少年教育机器人奥林匹克竞赛全国选拔赛，在华东师范大学附属枫泾中学举行。国家教育部教育装备工作领导小组副组长韩呼生，国际机器人ROBO-ONE中国委员会主任马巍等参加活动。

关键词： 机构学   机构学   机器人学   机器人学  

ISBN: (纸本)9787040334838

关键词： 并联机器人   运动学   工作空间   动力学   仿真   优化设计  

摘要： 近年来,越来越多的专家学者将其精力投入到了并联机器人的研究中,一大批独具特色的并联机器人机构也相继被开发出来,有的甚至已经得到了实际应用。相比于传统的串联机器人,并联机器人承受载荷的能力更强,精度更高,结构也更加简单。因此,其应用前景不可限量。本文以4PUS-1PS型并联机器人为研究对象,在借鉴了前人在相关领域的研究成果的基础上,重点分析了该型并联机器人的运动学、工作空间、动力学、虚拟样机仿真及参数优化设计等问题。 本文首先对4PUS-1PS型并联机器人的结构特点进行了分析,并基于矢量法和坐标变换法建立该型并联机器人的运动学逆解模型。在此基础上,结合机构运动过程中的约束条件,运用MATLAB软件编制程序,绘制出给定结构参数时的机器人工作空间图谱。然后基于拉格朗日动力学方程,分析了系统能量变化关系,建立了该型并联机器人的动力学模型。同时,基于ADAMS软件对机器人进行虚拟样机仿真,绘制仿真曲线,并与理论模型结果进行对比,验证了运动学、动力学模型的准确性。最后,基于虚拟样机技术,建立机构参数模型,将对机构目标性能影响较大的关键参数设置为设计变量,求解使机构目标性能达到最优时的设计变量的组合,实现了优化设计的目的。 上述研究成果为该型并联机器人控制系统设计以及实际应用提供了理论基础,为其他类型并联机器人的相关研究提供了借鉴。

关键词： 机器视觉   摄像机标定   机器人动力学   护理机器人   轨迹跟踪  

摘要： 基于机器视觉的机械手运动控制是一种利用视觉信息对机械手运动实施反馈控制的重要方法，其学术基础涵盖了机器视觉、图像处理、机器人运动学、机器人动力学、控制理论等研究领域。本文首先综述了机器视觉发展现状，并详细分析研究了摄像机标定算法，论述了视觉伺服方法中最基本的动力学建模方法，利用机器人动力学研究了护理机器人的轨迹跟踪，提高了其灵活性、效率、精度和速度。 通过对摄像机成像原理的分析和理解，结合当前的摄像机内外参数以及畸变系数的标定模型和方法，为了使模型图像坐标和实际图像坐标残差减到最小，在最新理论的基础上，提出了基于改进粒子群优化的摄像机标定算法，简化了机械手摄像机的非线性标定过程，并通过实验验证了该方法的可行性。 从保证机械手系统渐近稳定性的角度出发设计一种基于RBF神经网络的自适应控制器的轨迹跟踪算法，考虑到其工作环境的外部干扰因素对系统控制造成的影响，进行了护理机器人机械手的轨迹跟踪算法研究。在控制系统中加入RBF神经网络自适应补偿算法的控制器，RBF神经网络在一定程度上消除不确定因素对系统控制造成的影响，自适应估算不确定性和神经网络的重构误差。从而提高系统的抗干扰能力、定位精度和系统鲁棒性，利用加权矩阵生成的李雅普诺夫函数证明渐近稳定。使其能准确地跟踪轨迹，通过动力学建模，利用Matlab仿真验证其轨迹跟踪效果。用数据拟合出的运动轨迹曲线结果得出误差，提高了跟踪精度，无论是超调量还是稳态误差都有明显的改善。并进了系统硬件选型与实现。对洗头部分机械手导入提出的标定算法和轨迹跟踪算法进行控制，使顶棚式头罩在护理过程中实现高速、高精度的跟踪人的头部，利用MFC完成人机交互界面设计，保证整个运动控制系统安全稳定运行，简单易操作。

关键词： ADAMS   机器人   结构设计   动力学分析  

摘要： 随着航天技术的迅猛发展，人们对太空的探索越来越频繁。但太空是一个微重力、无氧、强辐射、大温差的空间，环境极其恶劣。航天机器人能在很大程度上保证宇航员的人身安全，显著减少维护空间站所耗费的资金，目前航天机器人技术已成为各国研究的重点，而且航天机器人技术也作为国家航天实力重要凭证。国内对航天机器人的研究还处在起步期，本文以航天机器人为背景，针对三臂并联机器人作业进行了设计与研究。 根据航天机器人在太空作业的需要，并参考前辈的经验，设计了16个关节，共18个自由度的三臂并联航天机器人方案。在Pro/E中建立机器人各关节的几何模型，进行了装配。基于有限元技术对三臂并联机器人的大臂关节进行了静力学分析和模态分析，证明其结构设计合理性。研究了三臂并联机器人的D-H特征参数，建立坐标变换矩阵。采用朗格朗日方程与凯恩方程建立了三臂并联机器人动力学模型，结合动力学逆解算法推导出了三臂并联机器人的动力学方程。ADAMS软件中建立了虚拟样机仿真模型，编辑驱动函数进行仿真。分析了在零重力与微重力环境下机器人爬杆过程的步态，并解决了仿真过程中出现的摩擦、穿透问题。提取机器人在零重力和微重力两种环境下机器人关键关节的驱动力（矩）与速度的数据曲线，并将二者做了对比分析。从仿真结果来看,该三臂并联机器人的结构设计相对合理的，可以满足一般航天机器人的工作要求。

关键词： 神经元   尖峰神经元模型   多巴胺   强化学习   学习能力   突触强度  

摘要： 随着科技的发展机器人逐渐从工业扩展到服务性行业,相比于工业机器人的结构化环境,服务性机器人由于所处的环境是复杂多变的,所以对于机器人的要求就会更高。本文在国家自然科学基金项目的资助下,借鉴生物学的智能来研究机器人的学习方法,具有较高的研究价值。主要内容包括： (1)分析比较了第三代与之前的神经元模型,选择了适合本文的尖峰神经元模型。深入的对尖峰神经元的三种代表性模型进行仿真并比较各自的优缺点,在以较小的复杂度达到较高的生物学的真实性基础上选择了适合本文的Izhikevich模型。重点讨论了Izhikevich模型,对常见的6种尖峰进行仿真研究,深入了解了模型中各个参数的作用。 (2)研究了尖峰神经元群在时间和空间上的整合问题,并通过仿真实验分析了突触前神经元数目对突触后神经元的影响。通过改变突触前神经元刺激的时间间隔,给其输入一个较大刺激(电流)使其产生尖峰,研究了外部刺激的时间间隔对突触后神经元的影响,仿真结果表明,时间间隔过大时,突触后神经元不会产生尖峰。研究了多巴胺在条件反射过程中的活动特性以及对突触可塑性的调节作用。利用Izhikevich模型探讨了多巴胺调节的LTP、LTD,通过仿真实验研究了多巴胺在学习过程中的作用,探讨了突触强度与多巴胺延时释放时间之间的关系。 (3)在simbad仿真平台上,利用强化学习思想把尖峰神经元模型应用到机器人学习中。设计了机器人走迷宫实验,编写仿真程序,通过多次模拟训练提高机器人的学习能力,仿真结果说明了该方法的有效性。 (4)研究了影响机器人学习能力的因素,通过改变迷宫复杂程度以及构成传感器信息处理单元和控制器的神经元数目来研究机器人的学习能力,利用此实验验证了延时时间对机器人学习能力的影响。 本文相关研究成果为今后研制具有更高智能和生物学基础的机器人具有积极地意义。

关键词： 智能机器人  

ISBN: (纸本)9787115361585

摘要： 机器人学是一门高度交叉的前沿学科，引起了机械学、生物学、人类学、计算机科学、控制科学与工程、电子工程学、人工智能、社会学等不同专业背景学者的广泛兴趣，学者们对其进行了深入研究。本书共分12章，系统地介绍了机器人的基本组成、工作原理和应用实例，内容涉及机器人技术的发展简史、工业机器人的运动学和动力学、机器人控制技术、用于机器人的各种传感器、机器人轨迹规划、移动机器人的定位与导航，以及机器人在工业领域和服务领域的应用。　　本书既可作为高等院校控制、检测、电工、机电一体化、计算机应用及其他相关专业高年级本科生和研究生的教材，也可以作为广大从事控制或检测，以及正在学习机器人的工程师和技术人员的工具书或者培训教材。

关键词： 六轴工业机器人   D-H方法   拉格朗日方程法   运动学分析   工作空间   动力学特性   结构优化  

摘要： 本文以面向多点高速装配的iR1000六轴串联工业机器人为研究对象,系统地研究了六轴串联工业机器人的运动学特性、工作空间、动力学特性等关键问题,旨在为工业机器人国产化开发特别是工业机器人动力学特性研究提供一套有效的技术解决思路。论文主要工作如下：一、分析了国内外机器人动力学研究现状,分析了国内外工业机器人产业发展现状,阐明本课题的研究意义和研究内容;二、建立了iR1000机器人的实体模型,利用D-H方法建立机器人连杆坐标系并推导机器人正运动学、逆运动学和工作空间;分析了多点装配轨迹,并结合机器人逆运动学计算出机器人各个关节的角度变化曲线、角速度变化曲线和角加速度变化曲线;三、采用拉格朗日方程法推导iR1000机器人的动力学方程,利用MATLAB分析其在运动过程中的惯量特性、哥氏力、离心力特性,得到了机器人各关节的驱动力矩,为机器人机械结构的优化设计和驱动传动部件的合理选型提供理论依据;四、利用ANSYS对iR1000机器人进行力学仿真,分析各个关节在给定驱动力矩的状态下的应力分布图、应变分布图和安全系数分布图,为进一步优化iR1000机器人的结构设计和轨迹控制策略提供了数据支撑;五、总结归纳了本文的主要研究工作和研究结论,针对六轴装配工业机器人的国产化和前沿研究作出展望,为后续研发工作提供参考。