关键词： 球形机器人   动力学   水上运动   拉格朗日方程   PID控制  

摘要： 针对双轮驱动的球形机器人,研究其在水上的动力学建模与控制设计。选择球内驱动体摆角、球体转角和球体平动位移作为广义坐标,通过将水阻力分解为阻碍球形机器人平动的压差阻力和阻碍球形机器人转动的水面粘滞摩擦力,求得广义坐标对应的广义力,利用拉格朗日方程建立球形机器人水上运动的动力学模型。进一步,将得到的水上动力学模型线性化并推导出球体平动速度相对于输入转矩的传递函数,设计速度闭环PID控制器来实现球形机器人水面运动的恒速控制。最后,通过仿真和实验验证了动力学模型的正确性和所设计控制器的有效性。

关键词： ROBOTAC   移动射击机器人   摩擦轮   发射  

摘要： 随着科技的不断发展,机器人技术在各个领域得到了广泛应用,移动射击机器人也逐渐成为研究热点。从ROBOTAC竞赛的角度,详细介绍了移动射击机器人的机械结构设计,探讨移动射击机器人的设计要点和相关技术,提出提高机器人炮弹发射线性与稳定性,以及机器人灵活性的解决策略,为射击机器人的设计与开发提供有益的参考。

关键词： Delta机器人   高速重载   刚柔耦合   Kane方程   动力学建模  

摘要： 针对Delta并联机器人在高负载和高速运行时,由刚度较小的从动臂发生弹性变形而造成的机器人定位精度降低和系统运行失稳等问题,采用假设模态法对从动臂杆件进行离散化处理,并基于Kane方程和增广拉格朗日乘子法建立了Delta并联机器人系统的刚柔耦合动力学方程,从而量化了从动臂连杆变形对机器人定位精度造成的影响。通过对比在相同跟踪轨迹下ADAMS模型仿真与MATLAB数值分析结果,两者的动平台质心运动轨迹基本重合且主动关节旋转角度偏差小于0.01rad,验证了刚柔耦合动力学方程的正确性。最后,通过数值分析和Adams-Matlab联合仿真分析,得到机器人在不同负载条件下,末端动平台在X和Z方向的最大位移偏移量及主动关节驱动力矩最大偏差值,仿真结果反映了从动臂柔性对机器人动力学性能的影响规律,为机器人的精确控制提供了理论支撑。

关键词： 采摘机器人   学习策略   路径规划   蚁群算法   多因子量化  

摘要： 首先,基于多因子量化选股模型制定了采摘机器人学习策略;然后,利用多因子量化选股模型对蚁群算法进行了改进,并利用改进的蚁群算法对采摘机器人的路径规划进行了分析与研究。MatLab实验结果表明:此算法为采摘机器人规划了一条长度最短、转弯次数最少的最优路径,移动过程中没有发生碰撞,证明算法对改善采摘机器人移动路径效果明显,使规划的路径更加合理。

关键词： 遥操作   机器人学   主从控制   工作空间匹配   混合映射  

摘要： 主从异构型遥操作机器人系统在主从结构、自由度等方面的差异,导致其主端小范围操作空间难以覆盖从端大范围工作空间,以及从端难以精确定位。针对此问题,首先搭建了一套主从异构型遥操作机器人系统的软硬件平台,然后对主从端机器人进行运动学建模,进而提出了一种主端位置-从端速度和主端位置-从端位置混合切换的映射算法。一方面,所提算法通过主端位置-从端速度映射模式解决主从工作空间不匹配的问题,从而提高大范围空间下从端抵近目标的效率;另一方面,所提算法通过主端位置-从端位置映射模式实现从端精细定位,同时克服主端位置-从端速度映射中从端无法快速换向运动的缺陷。实验结果表明,所提混合映射算法能够实现主端遥操作从端机器人高效地完成复杂、精细的操作任务。

关键词： 管道机器人   流固耦合   动力学响应   减振优化   多体动力学模型  

摘要： 压差式管道内检测机器人作为保障油气管道安全运输的重要装备,逐渐向着集成化、智能化、高精度的方向发展。管内介质的复杂流动状态与管内的随机不平顺激励均会引起管道机器人动力学行为的突变,进而影响其内检测作业精度和服役性能。建立串联管道机器人多体动力学模型和Adams与Matlab/Simulink双向流固耦合联合仿真求解模型,研究受管内环焊缝激励时不同舱体节数下多节串联式管道机器人的动力学响应情况、振动叠加情况和动力演化规律;建立管道内检测机器人振动综合评价指标,结合仿真数据和神经网络算法建立管道内检测机器人的结构优化模型并采用遗传算法进行参数寻优。研究结果表明:多节舱体压差式管道机器人受管内环焊缝激励时,每节舱体的轴向振动趋势类似,轴向加速度极值变化不大,且每节舱体过环焊缝时存在振动传递情况。优化后的管道机器人结构参数将轴向、垂向、俯仰加速度极值分别降低74.7%,38.1%,37.27%。

关键词： 六轴搬运机器人   动力学建模   动力学仿真分析   ADAMS  

摘要： 以折弯生产线中上下料工序中所使用的六轴搬运机器人为例开展研究,首先确定了机器人的结构形式,设计了各关键零部件并建立了六轴搬运机器人的三维模型;其次基于ADAMS软件建立了搬运机器人的动力学仿真模型,对机器人的零部件材料、约束、驱动,以及载荷进行定义;最后通过对机器人进行动力学仿真模拟得到了机器人的基本运动数据。研究结果表明:所设计的搬运机器人6个轴的位移、速度、加速度、关节受力以及扭矩曲线基本上连续、无异变。六轴搬运机器人在运动过程中运动平稳、振荡较小、设计合理,为改进其结构提供了理论支撑。

关键词： 六轴装配机器人   动力学建模   仿真分析  

摘要： 以六轴装配机器人为例,利用SolidWorks软件建立该装配机器人虚拟样机,然后采用拉格朗日法推导机器人的动力学方程,并利用MATLAB/Simulink模块求解关节力矩的理论值,之后利用ADAMS仿真软件进行动力学分析。仿真结果表明:机器人各关节速度、角速度等曲线都比较平滑、无突变,各关节力矩变化平稳,说明机器人结构合理,运行平稳,为之后机器人选择驱动电机、进行运动控制提供了有价值的数据信息,为实际样机开发提供了有效参考。

关键词： 空间并联机构  

ISBN: (纸本)9787118132915

摘要： 本书共分7章，主要涉及仿人咀嚼机器人的动力学建模和运动控制的方面的内容。第1章绪论，涉及咀嚼机器人、并联机构的寄生运动和冗余驱动的研究现状；第2章进行机构的运动学分析；第3章采用多种建模方法进行机构的刚性动力学逆解；第4章建立机构的线弹性动力学模型；第5章使用基于模型降阶技术，分析弹动力学性能；第6章进行基于分布力矩前馈的运动控制研究；第7章对未来工作进行展望。

关键词： 腰部外骨骼机器人   人-机并联研究原型   多体动力学   综合动态性能优化  

摘要： 针对腰部疾病的防治与后期康复治疗的需求，提出一种基于人体生物力学仿生特性的新型外骨骼机器人人-机并联研究原型。为提高外骨骼运动承载性与穿戴舒适性，在搭建外骨骼矢状面上多刚-柔体动力学模型的基础上，通过粒子群算法，深入开展人机并联系统的综合动态性能优化。仿真数据表明，穿戴外骨骼后人体等效受力明显降低，外骨骼优化后其穿戴舒适性获得明显改善，从而说明了外骨骼机器人具有较好的综合动态性能，以及外骨骼综合性能优化的合理有效性。