关键词： 仿生水黾   水动力学   稳定性   ADAMS仿真   样机  

摘要： 仿生水黾机器人的研究，不仅将机器人的工作空间从已知结构空间拓展到未知空间，而且由于该研究方向的多学科交叉性和前沿性，因此将极大地推动微型机器人的机构创新理论、界面流体力学和超疏水材料的研制等相关领域基础科学的研究进展。尽管仿生水黾机器人目前的研究仍处在实验室阶段，但是从长远来看，仿生水黾机器人不仅结构简单、隐蔽性好、机动性高，而且能耗低、易于远程控制，这些独特的优势将使仿水黾机器人在军事侦察、灾后救援、水域环境监测以及复杂管道的监测和修复等领域有广泛的应用前景。 仿生水黾机器人领域的研究方向主要有两个：基于水黾腿部微纳米刚毛结构的超疏水性研究和基于水黾划水机理的水上行走机器人的研究。目前，国内外的研究人员在仿生水黾机器人样机的研制和结构改进方面取得了重大进展，但是对水黾划水时的受力分析仍集中在支撑腿的静力分析阶段。本文将对仿生水黾机器人的划水状态进行动力学建模，对驱动腿进行划水时的受力和支撑腿的稳定性进行理论分析，并基于ADAMS对仿生水黾机器人划水模型进行了仿真分析，最后研制了新型样机并通过实验对相关理论分析进行验证。 首先，以界面流体力学为理论基础，从动量变化的角度针对水黾机器人驱动腿的划水进行了动力学建模，分析了水黾机器人驱动腿受力与划水速度的定量关系，并推导了水黾机器人一个划水行程躯干获得的冲量的计算方法。 其次，对水黾机器人划水时的支撑稳定性进行了分析，探究了水黾机器人划水时支撑腿沉没的两个临界条件，并对不同截面形状的支撑腿所具有的支撑稳定性进行了对比。此外，考虑材料弹性变形的影响，分析了驱动腿半径、长度以及材料疏水性对支撑稳定性的影响。 再次，将水黾机器人驱动腿划水的理论计算模型与ADAMS虚拟样机技术结合，建立了水黾机器人的虚拟样机，实现了对水黾机器人划水的动力学仿真，结果表明本文对水黾机器人划水动力学建模是合理的。此外，基于简化的质量-弹簧-阻尼模型，完成了对水黾机器人支撑稳定性的仿真分析。 最后，基于生物水黾驱动腿摆动划水的机理，研制新型的仿生水黾机器人样机，并利用样机进行静力支撑实验和划水运动实验，从实验角度验证了对水黾划水动力学建模的合理性。

关键词： 并联机构   动力学分析   性能指标   动力学仿真   电机参数  

摘要： 与传统六自由度并联机器人相比，少自由度并联机器人具有结构简单，易于制造和控制等优点。由于工业需求的多样性，少自由度并联机器人在工业上具有很大的应用潜力而受到了广泛的关注。 本文以3-PRRU并联机器人为研究对象，在机构运动学分析的基础上，主要研究机构逆动力学建模分析以及相关动力学性能评价指标。主要研究包括： 分析了3-PRRU并联机构各驱动分支的几何约束关系，选用YXZ动欧拉角来描述动平台的姿态，结合欧拉角旋转矩阵求解出机构的运动学模型。 分析了机构各构件和动平台之间的雅可比矩阵，各个转动构件的转动惯量，然后用虚功原理建立了机构动力学模型，并在此基础上对3-PRRU并联机器人的动力学性能指标进行了分析，绘制了机构惯性椭球的性能图谱。 用仿真软件ADAMS对所建的动力学模型进行了动力学仿真，仿真结果与数值分析结果一致，验证了动力学模型的正确性。 在逆动力学模型的基础上求解峰值速度，峰值驱动力矩以及转动惯量，并作为主要参数来对伺服电机进行选取。 本文研究工作对3-PRRU并联机器人样机控制器开发具有指导意义。

关键词： 机器人   机电专业   创新   竞赛  

摘要： 介绍了机器人竞赛的基本情况以及机器人竞赛的特点,结合机电专业的特色,从政策的支持、教师的努力、结合其他教学环节和学生的分工协作等方面,提出了以机器人竞赛为平台,探索一条适合机电专业学生创新能力培养的新途径,经实践取得了良好的效果。

关键词： AGING   CINAHL (Information retrieval system)   PSYCHOLOGY information storage & retrieval systems   MEDLINE   FINANCING of research   ROBOTICS   SYSTEMATIC reviews (Medical research)   INDEPENDENT living   OLD age  

摘要： Given the rapidly ageing population, interest is growing in robots to enable older people to remain living at home. We conducted a systematic review and critical evaluation of the scientific literature, from 1990 to the present, on the use of robots in aged care. The key research questions were as follows: (1) what is the range of robotic devices available to enable older people to remain mobile, independent, and safe? and, (2) what is the evidence demonstrating that robotic devices are effective in enabling independent living in community dwelling older people? Following database searches for relevant literature an initial yield of 161 articles was obtained. Titles and abstracts of articles were then reviewed by 2 independent people to determine suitability for inclusion. Forty-two articles met the criteria for question 1. Of these, 4 articles met the criteria for question 2. Results showed that robotics is currently available to assist older healthy people and people with disabilities to remain independent and to monitor their safety and social connectedness. Most studies were conducted in laboratories and hospital clinics. Currently limited evidence demonstrates that robots can be used to enable people to remain living at home, although this is an emerging smart technology that is rapidly evolving. © 2012 Alan J. Pearce et al.

关键词： 四足机器人   对角小跑   结构设计   运动学   动力学  

摘要： 四足机器人对工作环境的要求低，具有环境适应性强、机动性好、运动稳定性好和承载能力强等优点。本文对四足机器人的结构设计、运动学模型与动力学模型进行了较为深入系统的研究，研究成果对于提高四足机器人的移动速度、稳定性以及环境适应性具有重要意义。 设计了整体拥有十六个主动自由度，四个被动自由度的四足机器人机构模型，在对机器人工作空间分析的基础上，设计了液压驱动的单腿拥有三个主动自由度的四足机器人结构。 通过定义坐标系及相关参数建立了四足机器人机构分析模型，采用齐次变换方法对机器人的支撑腿和摆动腿分别进行了正运动学与逆运动学分析，利用雅可比矩阵对机器人的摆动腿进行了速度分析与加速度分析。 针对四足机器人的对角小跑步态，利用虚拟腿代替机器人的对角双腿，将四足机器人的对角小跑步态转换为单足步态，使机器人各条腿之间的运动解耦。利用虚拟弹簧负载倒立摆模型中的弹性腿代替机器人的有质量的关节型腿，通过分析摆动腿的运动对四足机器人动力学模型的影响，提出将飞行相时摆动腿与机体之间的运动，以及着地相时摆动腿与机体、支撑腿之间的运动作解耦处理，得到了四足机器人飞行相与着地相的动力学简化模型。根据四足机器人对角小跑的运动特点，通过运动等效替代，建立了混合机体模型，进一步简化了机器人着地相时的动力学模型。依据四足机器人的动力学简化模型，利用拉格朗日方程建立了四足机器人飞行相与着地相的动力学方程。 在Adams中建立了四足机器人的仿真模型，应用四足机器人对角小跑步态的控制算法在Matlab/Simulink中建立机器人的控制模型，并进行了Matlab-Adams联合仿真。仿真结果与动力学分析结论相吻合，验证了四足机器人动力学简化模型的合理性和有效性。

摘要： 青少年机器人爱好者的活动青少年机器人科普活动是在电子、信息技术不断普及应用的基础上,逐步兴起的一项青少年科技教育活动.它为21世纪的青少年开创了科学上的自我学习模式,也帮助他们建立了探究科技能力的知识架构.在设计过程中,除了激发学生的学习动机、探究精神,掌握和应用电子信息技术的技巧外,还给孩子们提供更多的协作机会.这不但可以开阔他们运用科技知识的视野,也互相提高了彼此的学习效能,并共同展示着他们在科技方面的杰出才华与丰富的想象力及创造力,从而激发他们对科学的兴趣.

关键词： 机器人   竞赛   创新能力  

摘要： 学生高水平的创新能力是建设创新型国家的人才和技术基础.机器人竞赛是培养学生创新精神,提高学生创新能力的有效方法.通过参加机器人竞赛,可以让学生在各项创新能力上有所提升,进一步使学生获取更多的知识并学会分析问题和解决问题的方法,在创新能力方面得到有效的训练和全面健康的发展.

关键词： SCARA robot   kinematic and dynamic solutions   DC servomotors   SD software   MATLAB/Simulink  

摘要： A complete mathematical model of SCARA robot was developed and presented in this paper including servomotor dynamics and dynamics simulation. The equations of motion were derived by using Lagrangian mechanics. Direct current (DC) servomotor driving each robot joint was studied and modelled. SCARA robot was constructed to achieve drilling operation using solid dynamics (SD) software. The performance of the robot-actuator system was examined with solid dynamic simulation and verified with MATLAB/Simulink. The results of simulations were discussed. The facilities of the programmes (investigate, design, visualise, and test an object even if it does not exists) used for kinematic and dynamic simulation of robot systems were emphasised.

关键词： Applications  

ISBN: (数字)9780821892565 ISBN: (纸本)9780821801635

摘要： The central problem of robotics is the analysis and replication of patterns of movement required to accomplish useful tasks. Physicists have found that deeper examination of the physical world often reveals inadequacies in the vocabulary and mathematics used to describe it; in much the same way, roboticists have found it quite awkward to give precise, succinct descriptions of effective movements using the syntax and semantics in common use. What is needed to produce general purpose robots is a more expressive means for discussing movement. This volume focuses on some of the ways that mathematics can be used to address problems in this area. Focusing on some of the important mathematical questions arising in the field of robotics, this book conveys a sense for the effectiveness of mathematics in capturing the essence of robotics problems. In addition, the book will make readers aware of the way in which computer control interacts with geometry. The first four papers deal with kinematics and control, relying on realistic models for kinematic processes. The last two papers have more of the flavor of computer science and are concerned with the symbolic descriptions of motion, including the treatment of uncertainty. The book is directed toward mathematically literate readers interested in finding out about the questions that arise in robotics and how mathematics can help answer them. A mathematical background at the level of an undergraduate degree in mathematics and some knowledge of basic mechanics is assumed.

关键词： 机器人学   威斯顿   阿西莫夫   心理学史   斯特拉   科幻小说   艾萨克  

摘要： 一、机器人不能够伤害人类,也不能够因为自己的懈怠而令人类受到伤害;二、机器人必须听从人类的命令,除非该命令与第一定律相悖;三、机器人应保护自身的安全,但不得违反第一、第二定律。艾萨克·阿西莫夫,世界顶尖级科幻小说作家。这三条被后人引为经典的机器人三大定律,来自于他的名著《我,机器人》。阿西莫夫创造了很多想法出来,比如他写"机器人系列",创造了"机器人学三大法则"、"机器人学";写"基地系列",虚构了"心理学史"这门自然科学,即预测历史的方向等,这都开辟了一个时代。《我,机器人》是短篇小说合集,这里选取的是第一篇《罗比》,讨论对机器人的信任问题。从小照顾小姑娘格洛莉的机器人罗比被送走了,格洛莉非常伤心,幸运的是,她最终找回了罗比。