关键词： 机器人竞赛   实验学校   湖南师大   赛中   学生   天津市   青少年   初中  

摘要： 本刊讯2012年7月16-20日，第二届中国青少年机器人竞赛在天津市举行，共有来自全国各地的40支初中代表队参赛。湖南师大附中博才实验学校杨天诚、雷石林、

关键词： 两轮自平衡机器人   斜坡环境   动力学   滑模控制   刚体系统   LQR理论  

摘要： 两轮自平衡机器人是一种典型的轮式移动机器人,由于其占地面积小、运动灵活的特点,在工程上有着广泛的应用前景。同时,它又是一种移动式倒立摆,由于其非线性、欠驱动和具有非完整约束的特点,已经成为验证各种控制算法的理想平台,因而对它的研究有着重要的科学研究意义。目前两轮机器人在水平面上的控制已经比较成熟,而在实际应用中,特别是在户外场合,会面对各种复杂环境,特别是斜坡环境,它的动力学特性会发生较大的变化,这时对它的建模与控制也变得更加复杂和困难。　　本文针对两轮自平衡机器人在复杂环境中的建模和控制问题,在总结了针对水平面环境的建模和控制方法,比较了不同控制方法之间的优缺点后,对两轮机器人在斜坡上的建模和控制方法进行了研究,取得了如下成果:　　第一:斜坡环境下两轮自平衡机器人动力学模型的建立　　将斜坡环境抽象成平面,将两轮机器人抽象成由左、右轮和车身组成的刚体系统,在适当的模型假设下,采用Lagrange方法建立了两轮机器人在斜坡上的动力学模型,并通过Adams和matlab的对比仿真实验,来验证模型的正确性,在此基础上,证明了机器人在斜坡上的直立平衡姿态是不稳定和局部可控的。　　第二:斜坡上基于LQR理论的运动平衡控制方法　　针对机器人在斜坡上的运动平衡控制问题,分析了机器人在斜坡上不同位置处的平衡姿态,采用LQR方法和积分控制相结合的方法,设计了机器人在斜坡上的自由平衡控制器,仿真结果表明,机器人能在斜坡上任意位置处保持直立平衡姿态,并在行进方向和偏航方向有一定的抗干扰能力,用同样方法设计了行进速度和偏航速度控制器,仿真结果表明,机器人能实现行进速度的无静差控制,但对偏航速度的控制存在较大的震荡,控制效果有待进一步改善。　　第三:斜坡上两轮机器人的滑模控制方法　　针对在斜坡上两轮机器人非线性的特点,使用具有多输入的仿射非线性系统的滑模控制器设计方法,设计了两轮机器人在斜坡上运动平衡的滑模控制器,实现了两轮机器人在斜坡上的平衡和行进控制。滑模运动的切换面采用线性切换函数,趋近模态的趋近律采用指数趋近律。并针对滑模控制存在抖动的问题,采用饱和函数有效的抑制了抖动。仿真结果表明,此方法与线性控制方法相比,该方法调节时间明显减小,且动态响应过程中振荡幅度亦有所下降,而且抗干扰能力明显增强。　　本文的研究工作得到了国家自然科学基金项目(No.61075110);国家“863计划”项目(No.2007AA04Z226):北京市教委重点项目(***201210005001);北京市自然科学基金项目(No.4102011);高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(No.20101103110007)的资助。本文所取得的研究成果对于机器人系统的研究具有参考意义。

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： 6自由度喷涂机器人   静力学   动力学   ADAMS  

摘要： 利用雅克比法建立喷涂机器人的静力学方程和采用Kane方法建立了关节坐标型6自由度的喷涂机器人动力学方程式,同时运用ADAMS建立了喷涂机器人的虚拟样机模型并且对喷涂机器人的动力学特性进行了仿真分析,所得仿真结果应用于关节驱动装置设计及动力学优化设计。

关键词： 腿型跳跃机器人   运动学   动力学   运动规划   起跳阶段  

摘要： 腿型跳跃机器人是机器人研究领域的一个前沿课题，其起跳过程是一个多变量、变约束、欠驱动、非线性的运动学和动力学耦合过程，这为其关节空间起跳运动控制问题的研究带来了很大的技术难度。本文以双关节腿型跳跃机器人为研究对象，对其起跳阶段进行了运动学和动力学分析，并研究了其在起跳阶段关节空间的运动规划问题。 首先，在分析各种腿型跳跃生物生理结构与运动特征的基础上，设计并制作出了一种由电机和弹簧耦合驱动的腿型跳跃机器人，并抽象建立了一种表达机器人结构参数的机构简化模型。将腿型跳跃机器人起跳阶段划分为站立相和欠驱动相，利用坐标系相对转动的方向余弦矩阵并结合矩阵运算法则，建立了机器人在起跳过程中各构件质心与总质心的位置、速度和加速度模型，揭示了机器人各质心空间运动与结构参数和关节空间运动之间的耦合关系。 其次，在腿型跳跃机器人运动学模型的基础上，通过质点系的达朗贝尔原理，建立了脚掌处地面反力的力学模型，并分析得到了机器人进入起跳欠驱动相的判断条件。考虑关节弹性和脚掌处地面反力的影响，分析了机器人在起跳阶段中的动能、势能和非保守广义力，采用Lagrange方法建立了机器人在起跳站立相和欠驱动相的动力学方程，并研究了腿型跳跃机器人起跳欠驱动相时脚尖处产生的二阶非线性运动约束。 再则，在机器人起跳阶段运动学和动力学研究的基础上，分析了机器人的起跳离地条件，得到了质心运动的边界值条件，采用可变四次多项式插值方法首先规划出了机器人的质心运动轨迹。从机器人质心空间的速度水平上进行了逆运动学分析，求解出了机器人起跳站立相关节空间的运动轨迹。当机器人处于起跳的欠驱动相时，在机器人质心空间的加速度水平上，将欠驱动相产生的动力学运动约束融入到了逆运动学求解过程中，完成了机器人在起跳欠驱动相关节空间的轨迹规划。 最后，依照规划出的关节空间运动轨迹，分别进行了虚拟样机和实物样机的起跳实验，将所得相关数据进行了分析和处理。实验现象和对比分析结果表明了机器人结构设计的合理性，验证了本文建立的相关运动学和动力学理论模型的正确性，说明了从质心空间的逆运动学角度进行机器人运动规划方法的可行性与实用性。 本论文的研究工作，对腿型跳跃机器人理论建模和运动控制具有一定的参考价值。

关键词： PHYSICAL therapy   METHODOLOGY   ANALYSIS of variance   HEALTH status indicators   HEMIPLEGIA   LONGITUDINAL method   MUSCLE strength   OUTCOME assessment (Medical care)   PROBABILITY theory   ROBOTICS   SCALES (Weighing instruments)   STATISTICS   SAMPLE size (Statistics)   DATA analysis   ACTIVITIES of daily living   TREATMENT effectiveness   REPEATED measures design   STROKE patients -- Rehabilitation   DESCRIPTIVE statistics  

摘要： Background. No strongly clinical evidence about the use of hand robot-assisted therapy in stroke patients was demonstrated. This preliminary observer study was aimed at evaluating the efficacy of intensive robot-assisted therapy in hand function recovery, in the early phase after a stroke onset. Methods. Seven acute ischemic stroke patients at their first-ever stroke were enrolled. Treatment was performed using Amadeo robotic system(Tyromotion GmbH Graz, Austria). Each participant received, in addition to inpatients standard rehabilitative treatment, 20 sessions of robotic treatment for 4 consecutive weeks (5 days/week). Each session lasted for 40 minutes. The exercises were carried out as follows: passive modality (5 minutes), passive/plus modality (5 minutes), assisted therapy (10 minutes), and balloon (10 minutes). The following impairment and functional evaluations, Fugl-Meyer Scale (FM), Medical Research Council Scale for Muscle Strength (hand flexor and extensor muscles) (MRC), Motricity Index (MI), and modified Ashworth Scale for wrist and handmuscles (AS), were performed at the beginning (T0), after 10 sessions (T1), and at the end of the treatment (T2). The strength hand flexion and extension performed by Robot were assessed at T0 and T2. The Barthel Index and COMP (performance and satisfaction subscale) were assessed at T0 and T2. Results. Clinical improvements were found in all patients. No dropouts were recorded during the treatment and all subjects fulfilled the protocol. Evidence of a significant improvement was demonstrated by the Friedman test for the MRC (P < 0.0123). Evidence of an improvement was demonstrated for AS, FM, and MI. Conclusions. This original rehabilitation treatment could contribute to increase the hand motor recovery in acute stroke patients. The simplicity of the treatment, the lack of side effects, and the first positive results in acute stroke patients support the recommendations to extend the clinical trial of this treatment, in

关键词： 机器人竞赛   青少年   天津   中国   市政府  

摘要： 7月侣日．由中国科济和天津市政府共同主办的第十二届中国青少年机器人竞赛在天津开幕。

关键词： 柔索   并联机器人   动力学建模   仿真分析  

摘要： 柔索牵引并联机器人由于具有承载能力强、结构紧凑，工作空间大等优点而得到越来越广泛的应用。柔索牵引并联机器人在做大范围运动时会伴有低频振动，使得末端执行器很难准确定位，大大降低了运动精度。本文探讨了柔索牵引并联机器人在做大范围运动时柔索的弹性振动这一问题，并对索牵引并联机器人进行了运动学分析与动力学建模，结合虚拟样机技术对所建立的模型进行了动力学仿真与分析。 首先，介绍了用于摄像机平台的柔索牵引并联机器人的几何结构模型，并对三自由度柔索牵引并联机器人的运动学进行分析。其次，利用弹簧－质量模型模拟柔索，再根据实际的柔索牵引并联机器人模型参数，运用ADAMS动力学仿真软件建立理想的柔索牵引并联机器人虚拟模型。最后，仿真分析了模型在典型轨迹以及不同阻尼时，柔索的弹性振动对末端执行器运动轨迹的影响。

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： 仿人型机器人   机器人奥林匹克竞赛   机器人文化   示范演示系统  

摘要： 在回顾中国机器人足球的基础上提出社会机器人与机器人文化概念,论述支撑机器人文化的社会机器人发展策略及机器人文化的研发平台,即仿人型机器人奥林匹克竞赛系统,重点说明机器人奥林匹克竞赛的定义、意义以及比赛项目的分类方法;同时介绍哈工大机器人创新基地研究开发的机器人奥林匹克示范演示系统的总体构思,该系统将成为我国发展机器人文化的理想平台。