仿人机器人头颈协调系统的研制

研制出仿人机器人头颈协调系统,主要包括仿人机器人和控制系统。仿人机器人具有22个自由度,控制系统采用上下位机结构,并完成包含四种工作模式的人机软件界面。在ADAMS软件中,对眼球圆周转动以及眼颈协调运动进行运动学仿真。实验结果表明,在头颈协调系统中,机器人的面部器官能够逼真地再现8种基本表情,结合颈部运动,可以实现更多丰富多样的表情,比如愧疚、仰天大笑及傲慢等,头颈协调运动能够使得机器人实现对小球和人脸的可靠性检测和跟踪。

具有面部表情的仿人头部机器人系统的研制

为了促进机器人与人类自然、和谐的交流,实现人机交互,研制出具有面部表情的仿人头部机器人系统,主要包括仿人头部机器人运动机构和控制系统。仿人头部机器人具有22个自由度,包括眉毛推拉机构、眼部机构、下颚机构和颈部机构。采用FPGA作为舵机控制器,在Lab VIEW中设计控制界面,研制面部表情控制系统。通过对面部表情进行仿真,得到8种基本表情及对应的最佳位移载荷,在仿真过程中发现面部表情的实现与施加在面部皮肤上载荷的大小、载荷施加区域大小和约束位置的不同有关。实验结果表明,该机器人能够逼真地再现8种基本表情。

仿人机器人眼部运动准确控制与实现

在机器人眼部运动准确控制的研究中,人体的面部表情主要依赖于眼睛、眉毛、嘴和下颚,对眼部机构的研究是仿人机器人表情再现和人机交互的一个重要组成部分。用串联机构设计的眼球转动机构,无法解决眼球直径较小还要在里面放置摄像头的问题。提出采用空间RSSR机构设计了8自由度眼部机构,对眼球转动机构进行运动学分析,并在ADAMS中进行运动学仿真。针对单片机控制系统的控制精度低和抗干扰能力差问题,构建了以FPGA为舵机控制器、舵机为驱动装置的控制系统。实验结果表明,改进控制系统能够使得眼部机构实现同人眼一样的运动。在保证了眼球完整性的前提下,上述机构可以实现较大范围的角度转动,具有传动精确可靠、两个眼球独立控制的特点。

振幅可调的圆周振荡机构

针对目前圆周振荡机构的振幅一般不具有可调性的问题,研制了振幅可调的圆周振荡机构,该机构主要包括偏心运动机构和自适应动平衡机构,并对偏心运动机构进行动力学仿真和分析.结果表明,振幅可调圆周振荡机构的偏心运动机构可以同时实现0～50 mm摆正幅度可调和2～36 rad/s振荡频率可调,动平衡机构可以补偿工作台上不平衡质量对机器运行带来的不利影响,提高机器使用寿命.振幅可调圆周振荡机构具有振幅调节简单方便、速度快,机构整体简单紧凑、连接刚性、承载能力强、易维护等特点,在生物工程领域具有一定的应用价值.

蛇形机器人移动和连接方式的研究状况

首先,分析了蛇形机器人常见的4种移动方式,即蜿蜒运动、行波运动、侧向运动和螺旋运动,以及各自的运动机理和特点。然后,针对蛇形机器人关节的连接方式,比较分析了较为成熟的平行连接、正交连接、万向节连接和P-R连接的各自特点和应用范围。最后,展望了蛇形机器人连接方式未来的发展趋势。