新型刚柔耦合爬壁机器人虚拟样机建模与仿真分析

对于具有刚柔耦合性质的船用爬壁机器人在建立虚拟样机时,履带为多柔性体连接件,刚性体与柔性体机构之间难以建立配合关系及动力学约束,从而导致其不能完成仿真运动。针对此问题,文中依据DAE建模原理和SI2积分求解法提出刚柔分离建模方案。设计了刚柔耦合爬壁机器人,其由刚体性质的车体框架和柔体性质的履带移动机构组成。通过此建模方案有效地完成了机器人的多体动力学虚拟样机建模和仿真,联合仿真结果表明:机器人的越障能力提高了3 mm。基于此虚拟样机模型完成了实际样机的制作与试验,验证了此刚柔耦合爬壁机器人设计的合理性及刚柔分离建模方案的可行性,为履带式机器人领域的多体动力学虚拟样机建模提供了新方案。

船舶爬壁机器人电磁吸附技术

针对船舶爬壁机器人采用的永磁或负压吸附技术吸附力大小不可调节,致使移动机构与吸附机构之间存在强耦合关系的问题,提出磁力分级控制方案。建立爬壁机器人机械结构模型,对其下滑、纵向倾覆、横向倾覆和法向掉落等4种临界状态进行力学分析,并利用MATLAB软件对临界力学状态进行数值曲线拟合。根据分析结果设计电磁铁及磁力分级控制方案,使机器人能根据不同的倾角输出对应的磁力,进而使其能适应不同的工况,并稳定吸附于壁面上。根据该方案搭建试验平台,结合磁力控制试验,验证该方案的有效性,为可调吸附技术在船舶爬壁机器人除锈或清洗领域的应用提供参考。

基于改进SIFT算法的机械臂识别抓取研究

为解决水下机器人进行水下目标物识别时,存在的计算速度慢、抗噪声能力差等问题,提出一种基于SIFT和FLANN的图像识别算法,并在自主研发的机械臂平台上进行验证。使用改进算法提高目标识别的准确率;基于D-H法建立机械臂模型进行运动学分析,实现系统优化控制。利用机械臂进行多组抓取实验。结果表明:所提方法不仅可以准确地识别海参,同时可以自动调节识别框的位置,提高机械臂抓取的成功率,验证了该算法的有效性。

6R双臂服务机器人协作空间分析及参数优化

针对双臂机器人协作空间及其机构参数优化问题,以6R双臂服务机器人为研究对象,根据D-H参数求出运动学正解,利用蒙特卡洛法求解双臂各自的工作空间,以协作空间最大为优化目标,求解机械臂机构最优参数,通过MATLAB进行编程对具体运算结果进行验证。结果表明,在一定约束之内,以双臂机器人协作空间最大为目标,优化机构连杆长度和关节范围大小,对双臂服务机器人的设计改进有着重要意义,为后续的双臂协调操作奠定了基础。