关键词： 水下考古   高科技   机器人学   考古学   海洋学   水声学   古建筑   抚仙湖  

摘要： 水下考古是考古学的一个重要分支，涉及海洋学、水声学和机器人学等诸多学科，是一个正在探索中的新领域。而科技在这一领域的作用尤为重要，这在对我国云南省抚仙湖水下古建筑的考古实践中得到了集中展现。

关键词： 履带式移动机器人   模型转换   动力学分析   仿真  

摘要： 利用Pro/E与ADAMS两种软件的特性,对履带式移动机器人进行了联合仿真。基于Pro/E三维实体造型软件建立了履带式移动机器人模型,通过Pro/E与ADAMS/View间的数据交换,实现了模型的传递,对比了2种交换方式的特点,解决了利用Pro/E与ADAMS进行联合仿真时的数据交换问题,在此基础上,进行了履带式移动机器人的动力学仿真研究。

关键词： 工业机器人   机器人动力学   机器人PID控制  

摘要： 当机器人运行于高速条件下时,整个系统将处于一种不稳定的状态。对高速运动条件下的机器人动力学进行了深入的研究。首先,对研制的6自由度搬运机器人平台硬件结构进行了介绍。在此基础上,对高速运动的机器人的动力学表达式式进行了分析,得到了造成机器人高速运动动力学效应的状态参量—机器人的关节角θ、关节角速度θ觶与关节角加速度θ咬,结合机器人样机的PID主控制器,定性探索了机器人的动力学参量与PID控制器参量间的关系规律,为后续的控制器设计提供依据。

关键词： 并联机器人   冗余驱动   动力学建模   Matlab仿真  

摘要： 并联机器人由多条运动支链组成,其精度、刚度等方面优于串联机器人,在工业中得到了广泛的应用。但是由于其结构的复杂性,且各支链间存在非线性强耦合的关系,加上奇异位形的存在,限制了并联机构最大限度地发挥作用。冗余自由度机器人,特别是冗余驱动的提出对消除并联机构的奇异位形,改善机构的运动学性能与动力学性能方面具有重要意义。本文以二自由度平面冗余驱动并联机器人模型为研究对象,从基于螺旋理论的运动学性能分析、基于Kane方法的动力学模型建立以及动力学性能分析和机器人控制器设计三个主要方面做了深入研究。\n 螺旋理论在作机构运动学分析方面比较简洁,明了。利用螺旋理论分别建立机构自由度计算的一般公式以及非冗余机构与冗余机构雅可比矩阵,画出机构运动性能的两个评价指标即机构刚度与灵巧性随时间的变化曲线,可知冗余机构有利于改善机构的运动学性能。\n 利用Kane方程建立二自由度平面冗余驱动并联机器人的动力学模型,基于该模型,采用拉格朗日乘子法从静态和动态两方面对主动关节的驱动力矩进行优化,并通过 Matlab仿真的形式,验证此种优化方法的正确性,为平面二自由度冗余驱动并联机器人的控制器设计提供理论基础。\n 本文在研究已有的传统控制方法与现代智能控制方法的基础上，提出了自适应滑模同步控制方法。与传统的方法作轨迹跟踪仿真实验比较,以验证所提出方法的有效性。

关键词： 混联机器人   动力学分析   轨迹规划   遗传算法   控制系统  

摘要： 随着社会的发展和工业机器人技术的进步,以工业机器人为核心的自动化生产线的应用能够有效降低劳动力的成本,提高产品的生产率和质量,已经成为当前科技发展的趋势。本文提出并研究了一种新型的六轴混联冲压机器人:\n 提出一种由2RRU/RUU并联机构和 RP串联机构组成的混联机械手并进行了机构运动学分析,推导出了2RRU/RUU机构的位置逆解方程,并采用求导法得出了该机构的速度方程,推导出了该并联机构的速度雅可比矩阵。\n 基于ANSYS对RP-2RRU/RUU机构进行了模态分析及谐响应分析,得出了机械手的动态特性,接着采用牛顿欧拉法对该机械手进行了逆动力学建模,并对所推导的动力学方程进行仿真以验证建模的正确性。\n 采用五次多项式对其进行了轨迹规划研究与实例计算,接着对其进行了避障路径规划研究,并采用遗传算法在MATLAB中对其进行了基于最短时间的路径优化仿真。\n 对该机器人控制系统中的硬件方案进行设计,并进行了软件系统设计与开发,然后对该机器人做了功能测试与精度检测实验。通过测试实验可以看出,该机器人可平稳地抓取工件并运动至指定区域,可满足冲压生产线上料、送料加工与取料等需求,且机械手精度的测量结果验证了整个机械手机构制造和控制系统开发的精确性,验证了该机械手的可使用性。\n 本文从理论研究到样机研制,并进行了实验测试,完成了五自由度混联冲压机器人的研发,对国内自动化生产技术的发展具有重大意义。

关键词： 并联机器人   动力学分析   实体建模   扭矩计算  

摘要： 在对国内外并联机器人研究现状分析的基础上,论文研究了一种动平台的工作空间为立方体结构的3自由度的纯平动的并联机器人的动力学问题。这种机器人在X、Y、Z方向存在解耦运动,并且机构中只含有旋转副,总共包含有21个旋转副。通过研究机构的运动学、动力学可以了解机构的在执行过程中的基本信息,进而,将机构的运动进行虚拟仿真,从而得到机构真实的运行情况,得到机构运行时速度和力的曲线,通过调整输入来达到我们想要的运行路径。为了能够在现实中实现成本最小化,利益最大化,我们要将所需扭矩的大小和杆件的长度相结合,得到优化机构,从而达到在选择电机时使成本最小化。在此过程中论文取得以下主要成果:\n (一)使用“普吕克坐标法”研究机构的结构及自由度,得到机构为冗余性机构;求解机构的位置的正解和逆解,并得到相应的速度的正解和逆解,从而得到与机构位置和速度相关的条件;由速度和位置的分析得到机构的奇异位型,以及机构的工作空间。\n (二)进行机构各个杆件和动平台的动能和势能的计算,使用拉格朗日法对3-DOF平动正交并联机器人的动力学进行数学建模,以其建立机器人驱动力与系统运动参数之间的动力学关系模型,从而使得动力学的研究更加透彻。\n (三)利用三维实体软件SolidWorks对机构进行实体建模,并在实体软件中初步实现机构的给定轨迹运动;然后将三维实体模型通过格式转换,将其导入到Adams软件中进行动力学模拟,通过给定机构的运动轨迹得到杆件和运动副的速度和力图像,进而得到机构的驱动输入角度曲线。将得到的曲线进行近似优化,用确切的函数将曲线表示出来,然后将新函数输入到机构所添加的驱动中,使得动平台运动,从而得到机构的仿真运行情况。\n (四)为了在现实中减小电机的功率,从驱动和杆件的重量来考虑,可以对机构的杆长进行优化。进而选择转矩较小的电机。

关键词： 铺面检测系统   机器人学   自主式检测   铺面破损   影像处理   彩色双光源检测  

摘要： 铺面检测是对于长期的铺面维护以及修缮事项的重要工作项目。这种长期的铺面维护以及修缮事项通常是耗时且耗人力的。于此本研究提出了一种自主式的铺面检测方法，也就是 PI-bot。在本论文研究中提到了两大贡献中，第一个为开发一自主式之智能机器人，主要是检测仪器之搭载及运动之用途。此机器人搭载了全球定位系统、惯性测量单元、雷射测距仪以及一个铺面检测的模组。而其系统软体是在微软之MSRDS底下做开发，于此则可以提供PI-bot开发上相当高之弹性以及扩充性，并且于其系统内部采用IPC机制处理资料的同步。除此之外，PI-bot还实作了RTK定位、避障系统和重复检测的行为。为了评估此PI-bot之自主式机器人之可行性以及效果，本研究已经在硬体沟通、软体架构以及行为的实作方面全方面进行测试。而其测试之结果也显示此PI-bot系统能够在短距、小范围的铺面检测上正常运作。而PI-bot的第二个部分则是我们所研发适用于机器人检测的彩色双光源检测方法(CDLI)，此破损辨识方法适合于自动式的检测。此CDLI方法主要包含四个步骤，也就是影像撷取、影像相减、影像强化以及影像分类。为了能够验证这个方法，我们撷取504张的影像，并且利用这些影像来测试CDLI方法的成效。而实验的结果显示，此彩色双光源检测方法(CDLI)在一般正常铺面、鳄鱼状裂缝和人手孔方面有相当好的成果，而在污渍铺面以及纵向横向裂缝的铺面上，也可达到令人满意的效果。而在将彩色双光源检测方法与PI-bot进行整合后，本研究也证明此即时自主式铺面检测系统可有效地执行铺面检测工作。

关键词： 人形机器人   基因演算法   模糊控制器  

摘要： 本论文设计模糊控制器来控制小型人形机器人的手臂，让视觉自主人形机器人可以完成“FIRA世界杯机器人足球赛：人形机器人组(HuroCup)”之篮球(Basketball)竞赛项目，所提的方法可以加快与提高机器人投篮的完成速度与准确度。本论文主要有2个部分：(1)基因演算法(Genetic Algorithm)与(2)手臂控制器的设计与实现。在基因演算法方面，本论文使用基因演算法来模拟机器人投球动作，找寻影响投球距离重要的关系因素，确定以肩关节伺服机速度做为手臂控制器的控制输出。在手臂控制器的设计与实现上，本论文设计一个两输入一输出的模糊系统，两个输入分别为视觉系统所量测的距离以及伺服机驱动电压，输出为肩关节伺服机速度，此模糊系统会根据视觉系统所量测的距离以及目前伺服机驱动电压输入的大小决定出一个肩关节伺服机的速度。从实验结果可知，所提的方法确实可以加快与提高机器人投篮的完成速度与投篮命中率。

关键词： 任务驱动   机器人学   独立学习  

摘要： 在《机器人学》引入"任务驱动教学法",以学生为中心,将各种教学内容整合成任务,课堂的"教"和"学"都围绕机器人学中的教学目标,通过任务设计、任务完成、任务评价,使学习者在完成任务的同时,将新、旧知识点融会贯通,培养其创新意识和独立学习能力。

关键词： 动力学   六自由度机器人   简化模型   MATLAB仿真  

摘要： 动力学分析对机器人的控制以及动态分析有着重要作用,针对六自由度喷涂机器人动力学分析运算量大,影响后续控制实时性的问题,提出一个优化的化简动力学方程的方案,运用拉格朗日方法建立机器人的动力学方程并针对计算结果进行有理由的化简。为了验证简化结果的可靠性,应用MATLAB软件对化简前后的模型进行仿真。结果证明,经过化简的动力学方程仿真所得力矩曲线与化简前所得曲线重合度高,这表明化简模型具有极高的可靠性。