室内巡检机器人的定位方法

针对巡检机器人在室内环境进行巡检任务时无法准确到达指定位置的问题,提出一种基于激光雷达和里程计的分区域定位方法。当机器人工作在定位精度要求不高的非目标区域时,采用激光雷达加里程计的定位算法进行导航;而当机器人进入包含指定位置的目标区域时,则利用搭载在机器人上的激光测距传感器和已知位置的地标来推算机器人的当前位姿,并根据机器人的当前误差进行位姿矫正,实现机器人在目标位置的精确定位。实验结果表明:该定位方法的位置误差<2 cm,偏转角误差<1°,满足巡检机器人的定位精度要求,具备可行性和实际价值。

基于YOLOv5算法的炮管内壁污渍识别与定位技术

为准确评估炮管内壁的清理情况,采用YOLOv5人工神经网络结合机器视觉对清理后的155mm口径炮管内壁的污渍进行实时检测。考虑到污渍主要分为油污与残留的铜渍2种,在检测任务中通过图像识别技术分别对污渍进行种类识别、定位以及对污渍面积判定;利用图像像素信息与外部环境信息,基于单目摄像头采集的视频图像,采用改进并训练后的YOLOv5人工神经网络模型作为识别工具对炮管内壁进行实时图像识别。实验结果表明:该检测系统能较好地完成目标检测任务,对目标定位误差控制在5 cm内,满足炮管内壁自动清理中的内壁污渍定位要求。

运输机器人自主行走与上下电梯控制技术

针对室内跨楼层无接触配送服务需求,设计一种搭载六自由度机械臂的室内运输机器人。根据功能需求设计运输机器人的机械结构、控制系统硬件框架以及运动学模型;在此基础上运用即时定位与地图构建(simultaneous localizationandmapping,SLAM)技术实现机器人在室内的自主行走与导航功能;以YOLOv4-tiny卷积神经网络为基础,实现电梯按钮的识别与定位并基于ROS中的MoveIt!来控制机械臂完成电梯按钮的按压功能。实验结果表明:该机器人能够在大楼内实现自主定位导航与行走,可自主搭乘电梯完成跨楼层运输任务的需求。

未知环境下的消防机器人智能灭火技术

针对机器人代替消防人员进行灭火救援的需求,进行消防机器人自主火源寻找与智能灭火技术的研究。对消防机器人的结构与控制系统进行介绍,明确其在未知环境下自主寻找火源与智能灭火的技术要求;对消防机器人工作环境进行分析,提出技术方案;基于即时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术实现消防机器人在未知环境中的自主行走与避障,开发适合于机器人自主寻找火源与定向火源的方法与技术,并通过实验进行有效性验证。实验结果表明:该机器人能在未知环境中进行自主行走与越障,其定位精度小于0.4 m,火源识别率大于90%,具有良好的应用前景。

复杂地形与障碍物环境下的局部避障方法研究

为实现移动机器人在复杂地形与障碍物环境下的精确避障及导航任务,设计出一种点云分割与剔除算法,并应用于优化的避障及导航策略框架中进行仿真。使用2D激光雷达建立全局地图,进行手动修改后构建全局代价地图;根据常见的地形与障碍物,使用深度相机作为局部避障传感器;基于抽样一致性原理设计出地面与斜坡面点云分割与剔除算法;在ROS中构建仿真环境进行仿真实验。仿真实验结果表明,提出的避障及导航策略框架能够在复杂地形与障碍物环境下对斜坡、地面凹陷、悬梁型、低矮型障碍物做出准确的判定,从而实现精确的局部避障与导航。

多功能地面移动机器人设计与分析

针对越野越障和搭载多种作业装备的需求,设计了一种配备共用搭载平台的多功能地面移动机器人。制定了机器人的主要性能指标,对机器人底盘和搭载平台结构进行了设计,并给出了控制系统的构成;基于所设计的机器人搭载平台,讨论了多功能地面移动机器人的几种典型搭载模式,并采用经典力学方法对此机器人进行了底盘行驶力学和搭载平台运动力学分析。仿真结果表明,机器人能爬上30°的斜坡,搭载2套40mm口径火箭炮,实现所要求的越野越障和搭载多种作业装备的功能。

便携式炮管擦洗机器人设计

针对炮管内壁清洗难的现状,提出并设计了一种新型便携式炮管内壁擦洗机器人。针对炮管内壁擦洗要求,确定了机器人的工作原理与擦洗方式;对机器人的主要结构模块进行了设计,并搭建了机器人的控制系统;采用经典力学方法对机器人复合擦洗过程中的力学进行了分析,得到了其驱动力矩并进行了仿真计算;制作了便携式炮管内壁擦洗机器人样机,并进行了运动功能实验。实验结果表明,所设计的机器人能在炮管最大倾角为22°时进行擦洗工作,其最大直线运动速度能达到0.75 m/min,能满足在野外或演习现场使用要求。

数控丝杠磨床发展现状和关键技术

介绍了国内外数控丝杠磨床的发展现状和存在问题,对数控丝杠磨床相关的主要关键技术进行了总结;结合我国滚动功能部件产业的发展现状,分析了高精度数控丝杠磨床国产化的市场需求,并对其未来发展进行了展望。

一种四足马机器人的结构模型及其步行控制

参照马的生理结构,对四足马机器人的一种结构及其步行控制方法进行了研究。为验证该方法的有效性,首先,根据仿生原理设计出具有12个运动关节和4个球形脚部的四足马机器人结构模型,并求出了其运动学反解;其次,基于提出的结构模型,设计并实现了四足马机器人行走步态和对角小跑步态,并对步行稳定性进行了分析。步行实验表明,所提出的四足马机器人仿生结构及两种步态的实现方法具有可行性。

四足马机器人静步行稳定性实时检测与自调整方法

针对四足马机器人静步行中的的稳定性问题,提出了一种基于压力中心的实时检测方法。得到了静步行稳定性的定量化计算方法。基于检测到的稳定度和压力中心,提出了采用模糊推论实现静步行中的步行稳定性自调整的方法。自制小型四足马机器人,并进行了不同地面的静步行实验。结果证明所提方法能实现四足马机器人的静步行稳定性检测与自调整功能,并能有效提高四足马机器人静步行的稳定性。

开放式三自由度并联机器人机构实验平台的研究和展望

随着并联机器人技术的发展,具有三自由度的并联机器人机构也得到越来越广泛的研究和应用。本文对我们自行设计的开放式三自由度并联机器人机构实验平台的基本结构、运动控制和仿真作了较为全面的介绍,并着重分析了实验平台的开放性。该实验平台很适合作多种三自由度机器人机构的综合和比较研究,针对此类机构的进一步研究对实际应用有着重要意义。

基于地面反力检测的四足马机器人适应步行法

为适应国内外对四足马机器人进行的广泛研究,根据四足马机器人的结构模型和步行稳定性分析,对其适应步行法进行了研究。首先,介绍了具有12个运动关节和球形脚部的四足马机器人结构模型,并求出了其运动学反解;其次,在分析步行稳定性和检测地面反力的基础上,提出了一种四足马机器人适应步行的实现方法;最后,通过自制的小型四足马机器人进行了适应步行实验。实验结果表明,所提出的四足马机器人适应步行法具有可行性。

多功能护理床结构设计研究

为解决长期卧床不起的病人和老年人护理难的问题,对专门用于病人看护的护理床进行了研究;通过对国内外相似用途的护理床设备的功能和结构进行归纳,提出了一种专门用于家庭的多功能健康护理床。通过控制4根电动推杆协调工作,实现了护理床的翻身功能和床-椅折叠功能;通过直流电机带动丝杠螺母机构和杠杆机构,实现了护理床的大小便辅助处理功能。对护理床后床板折叠过程和便盆提升过程中的力学进行了分析,得到了电动推杆轴向力和电机驱动力矩,并进行了仿真计算。利用研制的多功能健康护理床样机进行了运动试验。实验结果表明,该多功能护理床能实现所要求的功能,可以满足卧床病人或老年人的便利看护使用。

一种步态康复训练机器人设计

针对下肢运动障碍的患者数量逐年增多,提出并设计了一种步态康复训练机器人。根据步态康复训练的要求,完成了机器人的整体结构设计和控制系统设计,制作了机器人样机,并利用INSENCO人体步态分析系统,进行了大量的人体实验,测量和记录人体步态参数。实验结果表明,所设计的步态康复训练机器人实现了自由移动和体重支承,且体重支承机构高度可调、体重支承拉力大小可调,可以达到康复训练目的。

基于土-履应变的履带机器人转向阻力矩建模与分析

为了准确描述小型履带式地面移动机器人转向运动,建立准确的控制模型,讨论了其转向阻力距的建模方法。采用传统的阻力均匀分布方法,分别建立了高速、低速时机器人的转向阻力模型。引入应力-应变理论提出了横向阻力、正压力线性分布时的阻力矩模型。将该模型中的横向阻力非线性化分布,改进了计算模型。在不同行驶路况下转向的仿真计算和分析表明,与传统的转向阻力矩模型相比,基于应力-应变理论的转向阻力矩模型能更好地反映地面与履带间受力情况。

高速滚珠丝杠副性能试验与分析方法研究

基于自主开发的性能试验台,对高速滚珠丝杠副的性能试验与分析方法进行了研究。介绍了高速滚珠丝杠副性能试验系统的构成,提出了性能试验的方法;在此基础上,进一步对试验数据的分析方法进行了研究;针对指定型号的高速滚珠丝杠副进行了性能试验,并对试验得到的数据进行了具体分析,试验与分析结果验证了所提出方法的有效性。

滚珠丝杠滚道误差测量与分析算法研究

该文研究了滚珠丝杠滚道几何参数的测量和计算方法。该算法将采集的数据点分割成滚道数据域和丝杠外径数据域,分别对这2个数据域进行拟合处理,得到滚道几何参数,并给出了评定方法。实验采用非接触式测量方式,通过采集丝杠滚道法向误差数据,实现对丝杠各个滚道参数的测量。该方法可以实现丝杠中径、丝杠外径、螺距、滚道跳动、滚道形状误差的测量与分析,与繁琐的手工测试手段相比,具有采集的数据点多、效率高的优点,得到的测量结果能更好地反映丝杠型面误差。

精密滚珠丝杠副精度损失模型及其试验研究

针对滚珠丝杠副精度保持性问题,对其在加载条件下运动精度损失过程进行建模与试验研究。基于经典力学与Hertz弹性接触理论对滚珠丝杠副在加载条件下滚珠与滚道间接触面进行了力学与变形分析;分析了载荷作用下滚珠磨损量的动态变化特性,在此基础上建立滚珠丝杠副运动精度损失模型;提出了对滚珠丝杠副运动精度损失过程进行试验的方法。试验结果表明,所建立的模型正确有效,能描述滚珠丝杠副在加载运行条件下运动精度变化规律。

滚动功能部件可靠性研究及其关键技术

介绍了国产滚动功能部件的发展情况以及存在的问题,对滚动功能部件可靠性技术的国内外研究现状进行了调研与分析,总结并分析了滚动功能部件可靠性研究的一些关键技术,并在此基础上提出了滚动功能部件的可靠性研究路线。

基于Pro/E和ANSYS Workbench的滚珠丝杠副造型与有限元分析

基于Pro/E与ANSYS Workbench进行协同仿真及优化的思路,详细阐述了滚珠丝杠副三维模型的参数化和族表建模过程,提出了一种简单有效的滚珠装配方法,为实现结构分析与全面仿真奠定基础。总结Pro/E与ANSYS接口技术,将滚珠丝杠副简化处理后导入ANSYS Workbench软件,建立其非线性接触模型,在对模型合理施加载荷和设置边界条件后,采用Static Structural模块对滚珠丝杠副进行仿真分析,计算出滚珠、丝杠、螺母三个主要组成部分在工作过程中的应变、应力及安全系数等。分析表明,有限元计算结果与实际情况相近,为滚珠丝杠副的设计、优化和失效分析提供了参考依据和方法。