关键词： 异构双腿行走机器人   运动学建模   动力学建模   步态规划   步态仿真  

摘要： 从改进仿人机器人行走拟人特性,为智能假肢提供理想研究平台等角度出发,本文提出了一种新型的类人机器人模式——异构双腿行走机器人(BRHL)。BRHL是双腿步行机器人与智能假肢研究的集成,可以很好地模拟残疾人穿戴智能假肢的情形,其人工腿对应残疾人的健康腿,仿生腿对应残疾人穿戴的智能假肢。本文以BRHL作为研究平台,主要做了以下工作： 在详细阐述仿人机器人与智能假肢国内外研究现状的基础上,提出了异构双腿行走机器人设计方案。BRHL髋关节具有3个自由度,由电机驱动；双腿膝关节采用四杆闭链仿生膝关节。人工腿膝关节由人工肌肉主动驱动,仿生腿膝关节由磁流变阻尼器半主动驱动。 在阐述BRHL运动学建模目的及方法的基础上,进行了机器人的位姿分析,讨论了膝关节四杆机构的约束问题,基于齐次坐标变换推导了BRHL运动学模型。在运动学建模的基础上,基于第一类拉格朗日动力学方程及分割建模思想,首先建立了人工腿和仿生腿在支撑相和摆动相的动力学模型,然后给出了BRHL协调动力学模型。该建模方法可以方便地分析各关节所需的驱动力矩。 为了研究BRHL在行走过程中的步态特征,采用基于人类步行运动数据的方法首先对BRHL人工腿进行了步态规划,确定步态过程中存在的约束,通过逆运动学求解,得到各关键点的角度,采用三次样条插值函数对关键点插值,计算出机器人各个关节的运动轨迹曲线；然后基于步态跟随的思想,对仿生腿进行了步态跟随优化,仿真表明该方法可行而且有效。 基于虚拟样机技术,在Pro/E软件中建立了简化的BRHL三维模型,然后导入到ADAMS软件中进行了步行运动仿真,从而对步态规划结果进行验证。 最后,总结本文所做工作,分析不足之处,并提出今后的研究重点。

关键词： Anthropomorphic robots  

摘要： Ishiguro's humanoid robots, along with the majority of other developed robots that populate the sparse humanoid market, are unable to hold a conversation with members of the public to the sci-fi films such as 'terminator' and 'ai' presume robots should look and act like humans, but a natural human response to be creeped-out by the not-quite human means robot designers will have to think again. by Abi Grogan extent that they can answer questions independently via voice recognition. Instead, questions are posed via external interfaces such as tablet computers, which the internal computer processes and answers using Cleverbot software Geminoid-F is currently among the most advanced humanoid robots on the market, but her lack of lower motor skills highlights the progress humanoid robotics still has to make. Due to the complex development of actuators in multi-limbed robots, the majority of android and humanoid robots currently still experience a limited range of movement.

关键词： 机器人竞赛   培训   参赛选手  

摘要： 随着机器人技术的发展，中学机器人竞赛活动的举办已经越来越频繁。作为一名高中信息技术教师，同时也是机器人竞赛活动的辅导教师，如何才能在较短的时间内培养出优秀的选手参加比赛并且取得好的成绩，这需要一套完善的方法和策略。

关键词： 运动学分析   工作空间   体积影响系数   方向影响系数   动力学分析  

摘要： 本文以ABB公司IRB660型码垛机器人为研究对象,从码垛机器入的结构入手,分析IRB660型码垛机器人的总体构型,画出结构简图,在此基础上用D-H方法建立该码垛机器人的运动学数学模型,计算出运动学方程的变换矩阵,最终得到运动学正解,解出该码垛机器人的工作空间,并利用MATLAB编程分别对其进行二维和三维工作空间的仿真,使结果直观性更强。为满足设计和分析需要,引入工作空间影响系数的概念,定义了体积影响系数和方向影响系数,并采用GUI设计方法,设计工作空间影响系数的计算软件,在输入不同的结构参数后,软件会自动输出改变结构参数后的工作空间截面图以及工作空间影响系数。通过体积影响系数和方向影响系数,定量分析结构参数对码垛机器人工作空间的影响程度。最后,还对IRB660型码垛机器人进行动力学分析,引入关节驱动力(矩)影响系数的概念,并对其进行定义,以便深入研究结构参数变化对关节驱动力(矩)的影响。该项研究为机器人的设计、控制、优化和规划研究奠定了基础。

关键词： Kinematics  

摘要： Background. Haptic robots allow the exploitation of known motor learning mechanisms, representing a valuable option for motor treatment after stroke. The aim of this feasibility multicentre study was to test the clinical efficacy of a haptic prototype, for the recovery of hand function after stroke. Methods. A prospective pilot clinical trial was planned on 15 consecutive patients enrolled in 3 rehabilitation centre in Italy. All the framework features of the haptic robot (e. g., control loop, external communication, and graphic rendering for virtual reality) were implemented into a real-time MATLAB/Simulink environment, controlling a five-bar linkage able to provide forces up to 20 [N] at the end effector, used for finger and hand rehabilitation therapies. Clinical (i.e., Fugl-Meyer upper extremity scale;nine hold pegboard test) and kinematics (i.e., time;velocity;jerk metric;normalized jerk of standard movements) outcomes were assessed before and after treatment to detect changes in patients' motor performance. Reorganization of cortical activation was detected in one patient by fMRI. Results and Conclusions. All patients showed significant improvements in both clinical and kinematic outcomes. Additionally, fMRI results suggest that the proposed approach may promote a better cortical activation in the brain.

关键词： robotics   social interaction   collaboration   constructionism  

摘要： Research shows the importance of social interaction between peers in child development. Although technology can foster peer interactions, teachers often struggle with teaching with technology. This study examined a sample of (n = 19) children participating in a kindergarten robotics summer workshop to determine the effect of teaching using a structured versus unstructured robotics curriculum on fostering peer-to-peer collaborative interactions. Results indicated that using a structured curriculum was associated with significantly less collaboration than an unstructured curriculum. Findings from this study indicated that to foster peer collaboration, a less structured learn-by-doing approach might be useful for teachers when integrating technology.

关键词： Adnexal surgery   Robotic surgery   Tubal reanastomosis  

摘要： This review discusses in detail robotic tubal reanastomosis as one of the classic reproductive surgery procedures. Other applications of robotics in adnexal surgery are also reviewed, including adult and pediatric adnexectomy, resection of endometriosis, benign ovarian mass resection, early ovarian cancer resection and staging, ovarian transposition, and treatment of ovarian remnant syndrome and ovarian vein syndrome.

关键词： 四足机器人   跳跃   脊柱   水平速度   竖直高度   俯仰角  

摘要： 四足机器人能够以最好的稳定性和最低的复杂性快速通过非结构化环境。人们对机器人高速、高能效和灵活性提出越来越高的要求，而目前的机器人大多只能实现静步态行走或者低速动态奔跑。而生物学研究表明，跳跃步态是动物使用的典型的对称中高速步态，并且很多足类动物使用脊柱为运动提供额外的动力和灵活性。而相应的脊柱型机器人理论和控制的研究却少之又少，通过脊柱型四足机器人跳跃步态的研究有益于进一步明晰脊柱作用机理，对高速动态奔跑机器人的研制具有现实而重要的意义。 本课题来源于国家自然科学基金（NO.61005076）资助项目脊柱型四足机器人能量自循环及结构、运动参数优化研究,以跳跃步态下的带脊柱的四足机器人为研究对象，旨在解决脊柱型四足机器人的动力学建模、稳定跳跃步态控制、分析能量自循环机理及机构、运动参数优化等相关领域的问题。 论文进行了四足动物步态和脊柱运动的特点分析，确定了带脊柱的四足机器人的跳跃步态作为研究对象，建立了能够满足分析需求的简化模型及相应的动力学方程。分析了关节型脊柱力位约束对系统性能的影响。肯定了脊柱环节引入对机器人速度峰值的提高作用。提出了变肩髋距的脊柱控制策略，为机器人脊柱的实际控制提供一种有效的解决方案。 为满足高效、高加速度和着地相更精确速度控制的控制目标，根据相应的动力学模型和脊柱作用机理假设，建立了新的脊柱型四足机器人跳跃步态水平速度、跳跃高度及俯仰角控制方法。为高速奔跑的四足机器人的研制创造了条件。 最后，搭建了四足机器人跳跃步态的联合仿真平台，在此平台上验证了脊柱型四足机器人控制方法的有效性及脊柱对水平速度、竖直高度和俯仰角等系统控制量性能的影响。

关键词： 穿戴式   下肢康复机器人   动力学   智能控制  

摘要： 穿戴式下肢康复训练机器人是近几年来新兴的医工结合的研究热点之一,其技术领域主要涉及人机工程学、机器人学、机构学、智能控制、信号处理等学科。穿戴式下肢康复训练机器人不仅要求具有一定的机械结构,还应具备充分的“专家经验”,以指导下肢运动功能障碍患者进行康复训练,使其可以帮助或代替康复医师的工作。随着我国人口老龄化程度的加剧及各种老年疾病发病率的明显增加,从事该方面的研究具有很重要的现实意义。 在综合分析了现有康复医学和机器人学领域的研究成果的基础上,本文提出了一套全新的可同时康复双足的可穿戴式下肢康复训练机器人系统。 本文首先介绍了国内外相关领域的技术背景、现状和发展趋势,分析了本课题的研究意义、目的及项目进展的技术难点。通过对人体下肢骨骼和骨骼肌的组成及下肢运动机理的分析,首先进行了机构的自由度配置,然后对各关节的驱动机构进行了构型设计,提出了一款由串-并混连机构驱动的穿戴式下肢康复训练机器人本体模型,然后主要应用旋量理论对穿戴式下肢康复训练机器人各关节驱动机构做运动学分析,最后利用三维机械设计软件Pro/E建立了本设计的3D结构模型。 在对下肢康复机器人做动力学分析时,首先将机器人整体机构合理简化为7杆模型,应用牛顿-欧拉法对简化模型的逆向动力学问题做了求解；分别应用虚功原理法和凯恩方法分析了髋关节的3-RPS机构和踝关节的3SPS/S机构的动力学问题；最后在给定机构的某一运动输出的前提下,对机构的驱动力和约束力做了数值仿真分析。 在控制系统设计方面,以康复医学工程与信号处理领域的基础知识为基础,拟定了康复训练机器人康复训练参考的选择方法及控制系统的输入输出变量,设计了一套基于BP算法的模糊神经网络控制系统,该系统引入了人体关节神经电位参数,具有自学习自适应的特性,为穿戴式下肢康复训练机器人样机控制系统的研制奠定了理论基础。

关键词： CAD   FEA   Rescue robot.  

摘要： In this study, the studied software as the Product Data Management (PDM) provides solutions for helping to control designing data. Users can be sure of storing their own designing data for quick retrieval of data andreducing the concerns about control of edited data and losing data and even sharing and collaborating in onlineprojects with members of local networks. If the designers want to change their way in analyzing every component of mechanical mechanism, the selected component should be studied for the Finite Element Analysis (FEA) in order to be analyzed structurally. Finite element analysis is a numerical method for structural analys is and leads to thedominant approach of "Computer Aided Engineering" (CAE) for study of structure. Finite element analysis canevaluate a variety of motion, component analysis, stresses and vibrations from the under-load static and dynamicbracket. As the result of motion simulation, the input data, necessary for the structural analysis done by FEA, is provided. Providing the simulation and study of integrated and simultaneous motion is among the features of software SolidWorks. By this feature of Software SolidWorks, the designers will be able to reduce the number of required pilots. This study provides the suggestions for development of designing and working in the field of building the rescue robots for relevant organizations. © Maxwell Scientific Organization, 2013.