阶梯攀爬服务机器人设计研究

为解决未安装电梯的低楼层货物搬运问题,设计了一种阶梯攀爬服务机器人样机,机器人由转向机构、变形轮、重心调节机构和底盘等组成。控制系统以飞思卡尔公司的16位单片机MC9S12XS128为控制器,以CodeWarrior IDE软件作为机器人软件开发平台,并着重对检测系统进行研究。机器人在真实环境下进行了爬越台阶、楼梯等越障实验,验证了其越障能力和环境适应能力。

一种阶梯攀爬机器人的新型智能控制策略

针对现有的移动机器人不能很好地适应存在未知障碍的楼宇环境,结合阶梯攀爬机器人的运动特点,设计了两个模糊控制器——避障控制器和阶梯识别控制器.利用模糊控制器输出权值,协调控制量,实现阶梯攀爬机器人在未知楼宇环境中的自主避障与翻越阶梯.通过仿真及实验验证,该机器人在模糊控制器与权值协调的控制下,能较好地适应未知楼宇环境.

阶梯攀爬机器人结构及控制方案设计

针对阶梯攀爬机器人工作过程中的楼梯攀爬及避障问题,对阶梯攀爬机器人机械结构、机器人阶梯攀爬方式、差速驱动方式下机器人运动方程进行了分析,对阶梯攀爬机器人行驶过程中障碍物检测、避障控制策略进行了研究;基于模糊控制原理,建立了阶梯攀爬机器人模糊避障规则,提出了一种基于MC9S12XS128单片机以及超声波传感器的阶梯攀爬机器人障碍物检测、避障及楼梯攀爬控制系统,并利用所研制的阶梯攀爬机器人样机进行了机器人避障、楼梯攀爬测试。测试结果表明,基于变形轮与行星轮相结合的阶梯攀爬机器人机构可以实现阶梯攀爬机器人避障及攀爬楼梯的功能,控制系统可以准确、迅速判断障碍物以及楼梯所处位置,并依据所建立模糊避障规则完成避障及楼梯攀爬任务。

阶梯攀爬机器人行走机构的设计与动力学分析

利用曲柄滑块机构传动性能和机构特性,设计了一种新型的适用于攀爬阶梯的机器人行走机构。简要介绍了阶梯攀爬机器人新式行走机构的结构和工作原理,通过建立行走机构数学模型,利用哈密尔顿原理建立了系统的动力学方程;运用机械系统动力学分析软件ADAMS对行走机构进行动态仿真分析,得到关键运动部件的运动规律曲线和动力学分析曲线;结果表明,该行走机构的设计方案具有可行性、合理性、可靠性、正确性和适用性。ADAMS对其复杂结构的仿真准确可靠,反映了各个构件间冲击和扰动产生的动力学响应,为行走机构减震降噪的优化设计提供了重要参数。

阶梯攀爬服务智能机器人重心调节系统设计

针对日常生活中未安装电梯的低楼层货物搬运问题,设计了一种阶梯攀爬服务智能机器人。重心系统是机器人实现爬楼梯动作的关键装置,设计的攀爬机器人采用重心调节系统,调节机器人的重心处于变形轮和后轮之间,使4个车轮在平地行进和攀爬楼梯时受力均匀。当机器人攀爬阶梯时,通过舵机带动连杆,使重心向前轮方向转移,增大前轮的抓地力,减少后轮受力,提高攀爬和搬运的平稳性。物理样机在实际台阶地形中进行了攀爬实验,实践验证了设计的机器人重心调节系统能够很好地解决机器人在平地、阶梯等不同环境下的行走及货物搬运问题。

基于可变形车轮结构的阶梯攀爬机器人行走机构的设计与研究

为解决在未安装电梯楼层和阶梯环境下货物运输的问题,成功研制了一种采用可变形车轮作为行走机构的智能阶梯攀爬机器人。该车轮采用3组相同的曲柄摇块机构来实现轮毂变形组合,从而达到攀爬连续阶梯障碍的目的。首先,详细阐述了阶梯攀爬机器人行走机构的设计过程;其次,通过仿真研究,分析了结构设计的合理性;最后,制作了物理样机并通过其攀爬实验,验证了所设计变形轮的可行性。

看台座椅区域垃圾清扫机器人

“一种新型看台座椅垃圾区域清扫机器人”适用于大型体育场馆的看台座椅区域垃圾清扫,能够实现阶梯攀爬,狭窄座椅区域清扫和垃圾的集中收集等功能。极大地解放了劳动力,降低了工作成本,使其更加高效、快捷、轻松地进行垃圾清洁。该机器人具有变形轮爬梯结构、行星轮辅助爬梯机构、重心调节连杆机构、垃圾清扫机构、垃圾收集机构、遥控辅助控制等功能,以实现半自动清扫体育场看台座椅区域。大大提高了体育场清洁的效率,减少劳动力成本,更加符合智能化时代的主题。

TRIZ理论在机器人履带式行走机构设计中的应用

介绍了机器人履带式行走机构设计中应用TRIZ理论的具体方法、步骤及要点等,成功地解决了该履带式行走机构攀爬阶梯冲角不足,以及攀爬阶梯时机身后倾的问题,并对TRIZ理论的学习和初步实践做了总结。