基于VRML的机器人构型及模型控制的研究

分析了虚拟现实建模语言(VRML)坐标系与传统机器人连杆坐标系之间,在坐标轴规定方法上的区别,建立了与VRML坐标系一致的机器人连杆坐标系,推导出与之对应的连杆变换矩阵,并说明了机器人造型及模型控制的VRML实现方法。用所提出的方法对六自由度旋转关节机器人进行构型及模型控制,证明了该方法的有效性。

基于分形理论的混联机器人构型设计方法

为综合得到混联机器人构型,基于分形理论提出了一种新的混联机器人机构构型设计方法,其能够有效地解决多路径横向非典型混联机构构型的设计问题.首先,阐述了机构拓扑图和分形理论的概念;其次,建立了运动副及其空间方位关系的二进制码,规定了为求解机构拓扑图的路径法则和用以推导运动副的输出位移子集的串并联计算法则;然后,根据分形理论推导出分形后的机构拓扑图,并适配运动副从而获得混联机器人机构的整体构型;最后,根据该构型设计方法,实现了2T1R三自由度混联机构的构型设计,并对综合后的混联机器人机构进行分析,验证了该构型设计方法的可行性.

多构型移动机器人创新实验平台设计

针对现有机器人实验平台存在的构型与功能单一的问题,设计了模块化多构型移动机器人实验平台。该平台由可拼装机械套件、驱动系统、控制系统组成,可快速搭建麦克纳姆轮、全向轮及履带等多种构型的移动机器人。利用Arduino/STM32/树莓派等上层控制器通过串口通信可以调用开发的底层运动控制算法实现机器人的运动控制;通过UART、IIC、模拟/数字引脚等接口连接不同类型的传感器,还可进行二次开发。该平台既可满足机器人的技术学习、验证和研究中对多种构型移动机器人平台及其控制算法开发的需求,也满足实验教学、学生竞赛与创新活动等任务的需求。

爬行类四足仿生机器人的数字化建模与应用

爬行类四足仿生机器人具有冗余驱动的特征,其正运动学分析位移过程十分困难.基于四足步行机器人构型爬行类四足仿生机器人数字化模型的建模技术为:通过数字模型,驱动机器人的尺寸与主动关节角度,使机器人运动到相应位置.在确定了机器人模型的位置和姿态后,进行草图绘制建立坐标系.利用Solid Works中的测量函数,进行参数的测定,结合齐次变化矩阵,可以获得机器人位置和姿态的解.该方法用于机器人的运动学分析时,不需要进行详细的运动学公式的推导,只需要明确机器人各个零部件之间的约束关系,确定主动约束和被动约束即可.该方法的思想可以广泛应用于具有冗余驱动的机构运动分析中.

腹腔微创手术机器人主从控制技术与实验

针对机器人微创手术的任务特点,在分析主从控制功能需求的基础上,采用工控机结合运动控制卡的控制体系构建机器人主从控制系统硬件平台.研究基于微分变换的主从操作实时控制算法,设计主从控制的辅助功能.在机器人系统集成基础上开展主从控制实验、生物组织实验及动物试验研究.实验表明所研制的机器人具有较好的主从控制性能,能够满足微创外科手术的实际需求.

柔性关节机械手模态分析的数值解析方法研究

针对六自由度柔性关节机械手的模态参数,建立了计入刚性连杆和柔性关节的机械臂的数值解析模态分析方法。首先拉格朗日公式建立了柔性关节机器人的动力学模型,然后利用泰勒级数展开法,推导了考虑重力、外力和控制参数的线性化模态分析方程,在此基础上可以通过状态空间矩阵来计算任意机器人构型的模态参数。采用解析法计算了六自由度柔性关节机器人的模态参数,为了验证该方法的有效性,利用基于矢量自回归模型的工作模态技术对模态参数进行了估计,结果表明两种方法的结果具有较好的吻合性。在给定的机器人构型基础上,通过该方法可以快速提取机器人的模态信息。