关键词： 胶囊机器人   空间旋转磁场   磁驱动力矩   流体力矩   随动效应  

摘要： 为了实现旋进式胶囊机器人在充满黏性液体弯管内的无碰撞转弯行走,提出一种离散逼近的空间万向旋转磁场控制策略,采用与机器人相连的赖柴坐标系确定机器人的姿态,建立旋转磁场与机器人内驱动器耦合所产生的空间磁力矩模型和弯管液体环境对机器人转弯运动响应的流体力矩模型,对转弯过程中磁力矩和流体力矩的动态响应特性进行理论研究。结果表明在转弯过程中外旋转磁场使机器人发生随动效应,流体力矩使磁力矩诱导的摆动响应迅速衰减现象有利于机器人在弯曲环境内的非接触式驱动。

关键词： 球面机构   动力学分析   并联机器人   ADAMS仿真   运动性能  

摘要： 球面机器人是机器人研究领域的一个重要分支,在机器人的肩关节、腕关节、腰关节、髋关节设计中应用广泛,还可以用于摄像机、显微镜的空间定位和卫星天线的空间方位跟踪系统等。传统的球面机构受到机构本身的一些限制,存在设计上的不足。本文通过对其结构的详细分析,以工作空间为研究对象,进行了机构改进。\n 本文提出了一种新型的两自由球面解耦机构,对其进行了深入分析,主要内容为:\n 1.对一种球面机构进行了运动分析和工作空间分析,了解了其存在的缺陷,逐步提出了新型球面解耦机构。\n 2.对改进机构进行了运动学分析,建立了机构的位置方程,并进行了正解分析和工作空间分析,得到了机构的正解方程和雅克比矩阵J。\n 3.分析了机构的动力学问题,应用拉格朗日-欧拉法建立了机构的动力学模型。\n 4.应用Solidworks软件对机构进行了三维建模,并导入ADAMS中进行了机构的运动学仿真,给出了运动轨迹输出曲线,验证了机构的合理性和有效性,证明机构具有良好的运动性能。\n 5.利用ADAMS软件对机构进行了动力学仿真和结构参数优化,这将为机构的控制和伺服电机的选取提供动力学参数。\n 本文的研究工作为球面机器人控制方面的研究奠定了基础。

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。

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： prostatectomy   robotic surgery   centralization   RALP   prostate cancer   surgical volumes  

摘要： BACKGROUND: Robotic surgery has been widely adopted for radical prostatectomy. We hypothesized that this change is rapidly shifting procedures away from hospitals that do not offer robotics and consequently increasing patient travel. METHODS: A population-based observational study of all prostatectomies for cancer in New York, New Jersey, and Pennsylvania from 2000 to 2009 was performed using hospital discharge data. Hospital procedure volume was defined as the number of prostatectomies performed for cancer in a given year. Straight-line travel distance to the treating hospital was calculated for each case. Hospitals were contacted to determine the year of acquisition of the first robot. RESULTS: From 2000 to 2009, the total number of prostatectomies performed annually increased substantially. The increase occurred almost entirely at the very high-volume centers (>= 106 prostatectomies/year). The number of hospitals performing prostatectomy fell 37% from 2000 to 2009. By 2009, the 9% (21/ 244) of hospitals that had very high volume performed 57% of all prostatectomies, and the 35% (86/244) of hospitals with a robot performed 85% of all prostatectomies. The median travel distance increased 54% from 2000 to 2009 (P<.001). The proportion of patients traveling >= 15 miles increased from 24% to 40% (P <.001). CONCLUSIONS: Over the past decade, the number of radical prostatectomies performed has risen substantially. These procedures have been increasingly centralized at high-volume centers, leading to longer patient travel distances. Few prostatectomies are now performed at hospitals that do not offer robotic surgery. Cancer 2012;118: 54-62. (C) 2011 American Cancer Society.

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： 移动焊接机器人   焊缝跟踪   动力学建模   自适应控制器   焊接质量  

摘要： 焊接技术的自动化、柔性化和智能化是提高焊接质量、提高生产效率、降低制造成本的保证。采用机器人焊接已经成为焊接技术自动化的主要标志。移动焊接机器人灵活性高、活动范围广,在大型构件的焊接生产中具有良好的应用前景。但是移动焊接机器人具有非完整约束,而且在运行过程中不确定性因素多,影响其在复杂环境或高精度焊接作业中的应用。本文从运动学和动力学出发,考虑不确定性因素的影响,设计了焊缝跟踪控制器,以期提高移动焊接机器人的鲁棒性,从而提高焊接质量。\n 本文以基于视觉管道环焊机器人为研究对象,主要完成以下几方面内容:\n 1、基于状态空间法建立了移动焊接机器人的运动学方程。基于 Lagrange法建立了移动焊接机器人的动力学方程。\n 2、根据建立的运动学和动力学模型设计运算法则。在移动焊接机器人控制器设计中引入非完整约束条件来限制横向滑动的大小,避免转动瞬心的坐标超出机器人的轴距,以保证机器人的稳定性。基于运动学振荡器的构想,设计运动学控制法则;考虑不确定动态参数的影响,采用backstepping算法推导动力学控制法则。根据Lyapunov稳定性判据验证控制算法的稳定性。应用MATLAB仿真,结果表明所设计的控制算法是稳定、收敛、有效的。\n 3、以移动焊接机器人的动力学模型和设计的动力学控制法则为基础,设计了基于单层神经元的移动焊接机器人自适应控制器。采用Lyapunov稳定性判据判定该系统稳定。用MATLAB软件进行了仿真实验和比较,结果表明,在条件完全相同的情况下,加神经元的控制器具有更好的抗干扰性和鲁棒性,同时还说明了所设计的算法的有效性和正确性。

关键词： 履带式救援机器人   越障动作规划   过程动力学   结构布局   传动方案  

摘要： 救援机器人作为移动机器人的一种重要应用，随着机器人技术的发展，已经成为灾害辅助救援的有效工具，引起了全世界的广泛关注。本文主要针对项目组所设计的履带式救援机器人，对机器人的越障过程进行了详细研究，为履带式救援机器人自主越障提供了理论依据。\n 本文基于对现今国内外救援机器人研究状况和发展趋势的分析，提出了救援机器人移动机构的总体方案；根据救援机器人的设计要求，研究并确定了救援机器人的结构布局和传动方案；通过对机器人的行走功能分析，最终完成了机器人动力系统和结构参数的设计。\n 随后，论文对救援机器人跨越台阶的越障过程进行了较全面和深入的分析。明确机器人的越障条件，将机器人越障的整个过程分解为几个独立的动作序列，对各个越障动作进行运动学和动力学分析。\n 在运动学分析中，通过确立各个坐标系间的矩阵变换关系，得到了每个越障动作中机器人上参考点的运动方程；结合机器人位姿的变化对重心位置的影响，最终确定了机器人越障全过程中质心位置的运动方程，为判断机器人能否顺利越障提供了必要的理论依据。\n 最后对越障的各动作序列进行了动力学建模和分析。针对机器人越障过程中前摆臂越障、车体主履带越障以及后摆臂支撑这几个关键姿态进行了分析，完成了机器人越障过程的动力学建模；计算并确定了越障过程中主履带驱动电机及摆臂驱动电机的驱动力矩与相关变量间的变化关系，为进一步确定救援机器人在复杂环境中的适应能力提供理论依据。

关键词： Robot   Modeling   Elastic deformation   Link   Coupling   Dynamics   Kinematics   Trajectory planning  

摘要： The motivation for this work is the state of modern structural mechanisms that are characterized by growing complexity and ever-increasing demands for rapid and accurate motion. These contradictory requirements are often achieved according to easier and easier structures characterized by flexibility segments. In most of cases, the elasticity of structures appears as an obstacle for a precise and rapid control of motion. The aim of this paper is to explore ways of implementation of structural properties of elasticity with the application of high fidelity models during synthesis and analysis of complex mechanisms. Precisely, the aim is to explore the possibility of using Euler-Bernoulli equation, if not in its original form, then to the same extent with the use of modern knowledge in robotics (based on the knowledge of classical mechanics), and to examine the affordability and confirmation of the method through simulation results for a typical robotic configuration.