关键词： Artificial intelligence   Systems and control theory   Intelligent systems   Autonomous   Industrial robotics   Co-operating   Control   Vision   Machine learning   Multi-robot systems   Robot formation   Logistic application  

摘要： Purpose - Different machines are already present in the human environment, easing human beings' daily life. In the future, this tendency will be accentuated by integration of numerous robots (e.g. wheeled robots, legged robots, humanoid robots, network sensors, etc.) in the human environment. A wide range of applications, such as those dealing with warehouse management, industrial assembling, military applications, daily-life tasks, can benefit from multi-robot systems. The purpose of this paper is to propose an intelligent system for industrial robotics in the logistic field, based on collaboration between heterogeneous robots. Design/methodology/approach - The proposed infrastructure for this multi-robot system is composed of a robots' network including one humanoid robot, wheeled robots, cameras, and remote computer. All devices can communicate between them by using wireless network. The goal of the humanoid robot is to lead the wheeled robots according to the environment and wheeled robots are used to carry a load. The camera allows providing complementary information about the environment;and thanks to machine learning, this control strategy allows complex tasks to be perormed for these logistic applications. Findings - This concept is implemented on real robots within the frame of a demonstrator including the above-mentioned kind of robots. The preliminary results, obtained during experimentations, prove the feasibility of the presented strategy for real applications. Originality/value - The main originalities of this work are, on the one hand, the use of an heterogeneous multi-robots system for logistic tasks, and on the other hand, the proposed machine learning allows a collaboration task between heterogeneous robots in an autonomous manner.

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。

关键词： D-H坐标   机器人运动学   机器人动力学   ADAMS   轨迹优化   仿真分析  

摘要： 现代化工业中，劳动力越来越紧缺，尤其是在繁重、环境恶劣的工业生产中更加明显，因此工业自动化已经成为研究的重点。机械手是工业自动化中关键的机械设备，机械手的性能，要求不断提高工作精度和作业速度，增加机构的自由度，提高通用性和灵活性，同时还要求降低成本，控制简单，安全可靠。因此，工业机械手的研究处于机械手研究的前沿。 首先，在机器人运动学及动力学研究的基础上，用D-H法建立了六自由度机械手运动学模型，得到了机械手的正运动学方程，并进行了逆运动学分析，随后分析了机械手的工作空间，为建立机械手的轨迹规划奠定了基础。 其次，简单介绍了研究动力学的方法，利用拉格朗日方程建立了机械手的动力学方程，得到了机械手的势能和动能。利用三维建模软件PRO/E建立了机械手的三维模型，并将其导入动力学分析软件ADAMS中，并添加运动约束驱动，在各个关节处得到了关节力矩、角速度、角加速度的关系曲线，利用虚拟样机技术对六自由度机械手的动力学进行仿真，可达到提高设计性能、降低设计成本、减少产品开发时间的目的，并为机械手控制的研究奠定基础。 最后，介绍了机械手的路径轨迹的描述，讨论了机械手路径轨迹的优化算法，并以此为中心，向前延伸到机械手运动学的逆解变换，向后扩展到ADAMS的动力学仿真。前者是优化算法的重要前提，后者则能对优化算法得到的结果进行必要的验证和评价。仿真结果表明，优化算法在保证了时间最优的前提下，具有较好的动力学性能。

关键词： 中小学   湖南省   机器人  

摘要： 700多位中小学生导演机器人大战本刊讯(记者李旭林)随着现场裁判一声令下,四个机器人在特制的绿茵场上飞速疾驰,围绕发光的足球,各自展示着抢断、急攻等各项绝技……比赛的紧张程度,绝不亚于真人比赛。5月19日至20日,2012年湖南省中小学机器人竞赛在北京师

关键词： TRAJECTORY control (Robotics)   MOBILE robots   KINEMATICS   FUNCTIONS (Mathematics)   ARTIFICIAL intelligence  

摘要： In this study, a double closed-loop control structure with a disturbance observer is reported. This combining structure could globally realize postures-tracking stabilization and have disturbance adaptive capability. On the outer loop, a new function having sinusoidal and inverse tangent characteristics, which are continuously differentiable, is applied to construct the velocity controller by using backstepping technology. Meanwhile, a disturbance-observer-based controller is applied to the inner loop to estimate the dynamic disturbances acting on the wheels;these disturbances are unavoidable and uncertain in an unstructured environment. To enhance the robustness of the system, sliding-mode control technology is applied to construct the system's dynamic controller. Finally, simulations are carried out to verify the effectiveness of the proposed control methods.

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： Software design  

摘要： Autonomous robots are complex systems that require the interaction between numerous heterogeneous components (software and hardware). Because of the increase in complexity of robotic applications and the diverse range of hardware, robotic middleware is designed to manage the complexity and heterogeneity of the hardware and applications, promote the integration of new technologies, simplify software design, hide the complexity of low-level communication and the sensor heterogeneity of the sensors, improve software quality, reuse robotic software infrastructure across multiple research efforts, and to reduce production costs. This paper presents a literature survey and attribute-based bibliography of the current state of the art in robotic middleware design. The main aim of the survey is to assist robotic middleware researchers in evaluating the strengths and weaknesses of current approaches and their appropriateness for their applications. Furthermore, we provide a comprehensive set of appropriate bibliographic references that are classified based on middleware attributes.

关键词： Robotics   Stroke Rehabilitation   Task-Oriented Robots   Task-Oriented Training  

摘要： Task-oriented training is emerging as the dominant and most effective approach to motor rehabilitation of upper extremity function after stroke. Here, the authors propose that the task-oriented training framework provides an evidence-based blueprint for the design of task-oriented robots for the rehabilitation of upper extremity function in the form of three design principles: skill acquisition of functional tasks, active participation training, and individualized adaptive training. The previous robotic systems that incorporate elements of task-oriented trainings are then reviewed. Finally, the authors critically analyze their own attempt to design and test the feasibility of a TOR robot, ADAPT (Adaptive and Automatic Presentation of Tasks), which incorporates the three design principles. Because of its task-oriented trainingY based design,ADAPTdeparts frommost other current rehabilitation robotic systems: it presents realistic functional tasks in which the task goal is constantly adapted, so that the individual actively performs doable but challenging tasks without physical assistance. To maximize efficacy for a large clinical population, the authors propose that future task-oriented robots need to incorporate yet-to-be developed adaptive task presentation algorithms that emphasize acquisition of fine motor coordination skills while minimizing compensatory movements. Copyright © 2012 by Lippincott Williams & Wilkins.

关键词： 核磁共振成像   针刺手术机器人   运动学   动力学  

摘要： 本文以基于核磁共振图像导向的前列腺针刺手术机器人为研究对象，开发设计了机器人机械子系统，并对机器人运动学和动力学进行了研究。主要包括机器人本体结构材料、驱动器和传感器的选取，机器人结构设计，运动学和动力学建模等方面内容。结合已搭建的控制系统，通过针刺精度实验对机器人的机构运动精度进行了验证。本文主要研究内容与成果概括为如下几个方面： 首先，以满足核磁图像导向前列腺针刺手术机器人的设计需求为出发点，选用聚甲醛（POM）作为机器人本体结构材料，采用分层模块化思想设计了机器人整体结构。以核磁兼容编码器作为机构位置检测传感器，并采用气压驱动和超声波电机驱动相结合的混合驱动方式，实现针体空间位姿的调整。 其次，对机器人进行了运动学分析，推导了运动学正逆解和雅克比矩阵，同时对机器人可达工作空间进行计算，从理论上验证机器人设计的合理性。采用一种兼顾机构灵活度和工作空间大小的灵活度评价指标，以全局综合条件数最小为最优运动学性能评价指标，对机器人进行尺度综合分析并获得最优主要结构尺寸大小。 最后，采用拉格朗日方法建立了机器人动力学模型，在此基础上结合主要运动副间摩擦力对机构运动的影响，分析了机构运动过程中驱动气缸的工作负载。通过针刺精度实验验证了机构运动学推导和控制理论的正确性，同时对机构的针刺精度进行评估。 本文研究成果具有较高的理论意义和实际应用价值，在核磁图像导向手术机器人的设计及应用中具有一定的探索意义，并为其相关的后续工作奠定良好的基础。

关键词： 焊接机器人   运动学   动力学   ADAMS   仿真   机器人控制系统  

摘要： 焊接机器人能够极大的改善工人的工作条件、提高焊接的质量以及增强企业的竞争。本文基于ADAMS的仿真技术,对自主研发的六自由度焊接机器人进行了全面、深入和系统的研究。 首先研究了机器人运动学与动力学的主要理论及数学基础,提出了利用ADAMS进行机器人动力学仿真的研究方法。利用D-H法建立了机器人的数学模型,得到了机器人运动学与动力学的方程,为机器人的仿真及控制软件的设计奠定了基础。利用Pro/E强大的参数化建模功能建立了机器人的三维模型,完成了机械臂的设计及装配,同时搭建了机器人系统的硬件平台。给出了运用仿真软件的仿真分析指导机器人设计及样机调试的方法。通过ADAMS进行机器人运动学与刚体动力学分析,利用获取的仿真轨迹数据直接在下位机软件对机器人进行调试;通过刚体动力学仿真分析求解机器人在特定工况的力矩,以及无路径搜索下机器人的最大力矩,为机器人的电机选择提供一定的理论依据;通过SimDesigner对机器人进行刚柔混合动力学仿真,对大臂的结构优化提供一定的参考。 本文从六自由度焊接机器人的运动学与动力学参数设计出发,利用ADAMS仿真软件建立了一套完整的焊接机器人系统设计、分析方法,对焊接机器人本体快速、准确的开发,提高机器人的性能具有重要的指导意义。 最后,在自主研发的控制系统核心算法基础上,开发了焊接机器人的控制软件,实现了点到点、直线、圆弧的示教功能,控制精度在允许的范围内。