基于测地线PowerCube模块化机器人轨迹规划的仿真研究

利用现代微分几何中测地线的几何性质,进行两点之间路径最短(直线)的轨迹规划,并将其应用到3自由度机器人的最优轨迹规划中。根据优化目标构造相应的黎曼度量,将测地线方程转化成标准的状态方程形式,确定测地线起始点处的初始方向,根据初始条件求解方程组,得出其转角和角速度,结果证明了这种方法的可行性。

PowerCube模块化机器人工作空间计算

以PowerCube模块化机器人为对象,采用D-H法建立机器人运动学数学模型.在比较现有的机器人工作空间求解方法的基础上,分别利用解析法和数值法绘制和计算出机器人的工作空间.将2个图形进行对比,结果表明2种方法所得的结果是一致的.

四自由度串联嫁接机器人架构约束模块识别可视化方法

为实现育苗嫁接的智能化与高效化,一类四自由度串联嫁接机器人的新结构被提出;针对其机械结构、时序控制、联动运行等复杂性,发展该类机器人架构约束下的模块识别可视化方法及设计流程。首先,构建考虑特定架构约束下机器人的设计结构矩阵(DSM),并采用大型社区快速展开算法(LOUVAIN算法)实现对机器人架构模块的预划分;其次,采用改进遗传算法(AGA)对DSM进行聚类,获得多组高模块度的划分结果,由此形成成组可能性矩阵(GLM),并将其对角化得到对角GLM(DGLM);最后,提出针对DGLM的可视化策略并完成着色处理,实现对最优模块划分方案的辨识。结果显示:四自由度串联嫁接机器人可分解为较独立的7大模块,模块度可达0.782。

基于多人零和博弈的模块化机器人系统近似最优控制

提出一种基于多人零和博弈的模块化机器人(Modular Robot Manipulators, MRMs)系统近似最优控制方法。建立了具有交联耦合(Interconnected Dynamic Couplings, IDC)的模块化机器人系统动力学模型。将机器人系统的控制律和IDC效应作为零和博弈的参与者,MRM系统的最优跟踪控制问题转化为多人零和博弈问题。根据自适应动态规划(Adaptive Dynamic Programming, ADP)算法,通过建立评判神经网络求解哈密顿-雅克比-埃塞克斯(Hamilton-Jacobi-Issacs, HJI)方程,推导出最优控制律。基于李雅普诺夫定理,证明了闭环机器人系统是渐近稳定的,最后通过实验验证了所提控制方法的有效性。

基于PLC的模块化可重组机器人实训平台控制系统研究

文章针对模块化可重组机器人的实训教学需求,提出一种基于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)的机器人实训平台控制系统。该系统采用模块化设计,通过PLC实现机器人的运动控制、传感反馈和人机交互等功能。为验证系统的可行性,设计一套完备的系统仿真实验,评估机器人执行机械加工任务的性能。实验结果表明,该系统能够显著提高加工精度和效率,在智能制造领域具有广阔的应用前景。

可变形模块化履带机器人构型转换原理与验证

为实现机器人在不同环境中能够通过改变自身构型跨越障碍并完成任务,需对可变形模块化履带机器人构型之间的相互转换进行研究。以具有27种构型的机器人为研究对象,该机器人构成一个构型网络,每种构型被定义为加权定向构型网络中的一个节点。从一种构型到另一种构型的转换由非负权值的有向路径表示,权值均为1。采用Floyd算法,通过对距离矩阵和路由矩阵的迭代计算,求出构型网络中任意2种构型之间相互转换的最短步数与经过的中间构型。实物实验给出了可变形模块化履带机器人27种构型之间的相互转换以及面对不同环境以不同的构型应对的结果。实验结果表明,该机器人可以通过最短路径实现构型之间的相互转换,并且随着所处环境的不同,机器人可以改变自身构型顺利跨越障碍并完成任务。

模块化作业爬壁机器人设计与分析

为解决传统爬壁机器人在海上风电塔筒立面的作业效率低下和吸附力不足问题,根据模块化设计方法,提出一种可同时用于表面漆膜检测及运维的模块化履带式爬壁机器人。本文详细介绍作业机器人的结构组成及原理,为防止机器人发生滑落和倾覆现象,对其进行力学分析;构建间隙式永磁吸附模型,利用Maxwell软件与传统磁路设计进行参数化仿真对比,并分析气隙和壁厚对机器人吸附力的影响;通过样机平台模拟实验和真实作业,表明机器人能以稳定运动姿态实现塔筒高空及水下作业,验证了其模块化作业的可行性,并同时具备较强的吸附能力和越障能力。

模块化轮式全向移动机器人底盘的设计

针对常见农业轮式机器人底盘存在的运动灵活性不高、所需运动空间较大等问题,设计了模块化轮式全向移动机器人底盘。采用四轮支撑方案,通过两个具备独立转向驱动功能的模块化轮组配合两个万向轮实现底盘的灵活全向移动。建立运动学模型,得到各电机输入转速与底盘运行速度的关系。建立动力学模型,通过分析万向轮对驱动轮驱动力矩的影响,修正驱动力矩表达式。通过对驱动力矩的动态调整和控制,有效减少底盘运动打滑现象。通过仿真及样机试验,对底盘的直行、侧行、原地旋转进行运动控制,验证底盘稳定可靠的全向移动性。

模块化管道焊接机器人结构设计与分析

针对城市供水管网铺设时操作空间狭小、人工焊接效率低、质量不稳定等问题,设计一种模块化管道焊接机器人。采用模块化设计方法,完成焊接机器人的机械结构设计,主要包括焊接行走底盘、焊枪姿态调整机构和可调柔性导轨3部分。运用D-H参数法建立机器人运动学方程,基于蒙特卡罗法对该机器人的可视化工作空间进行仿真分析。最后进行模块化管道自动焊接工艺实验和施工现场应用。实验结果和施工现场应用结果表明:该机器人能够完成对应壁厚钢管的全位置焊接任务,焊接过程稳定且焊缝成形良好。

输电线模块化双臂带电作业机器人作业空间与轨迹规划仿真

输电线路带电作业机器人可以辅助甚至替代人工实现输电线路的带电巡视和作业,然而机器人体积庞大,在野外复杂作业环境下运输十分不便,因此针对输电线路多种检修作业任务设计了一种模块化双臂带电作业机器人。模块化设计可以实现机器人的快速拆装,解决机器人运输难题。针对典型金具检修作业任务,对机器人机械臂进行运动学建模,并基于该模型对机械臂末端进行作业空间与运动轨迹规划仿真,仿真结果验证了双臂带电作业机器人系统设计的可行性和有效性。

基于模块化的小体量割草机器人设计

为实现割草工作的高效化、应用场景的广泛化,将模块化设计引入割草机器人,并针对当前割草机机型大、易污染等不足进行小体量优化设计。通过分析机器人的工作场景,确定基本的设计结构和控制模块,进而实现割草机器人的总体设计。测试割草机器人的系统性能,测试结果与预期相差较小,证明割草机器人能够正常完成割草工作,且能够根据要求灵活更换刀盘,升降结构能够灵活运作,提高了割草工作的效率。文章研究为割草机器人的设计提供了可行的思路,具有一定的参考价值。

爬壁机器人动力学模型的模块化构建研究

动力学模型对实现爬壁机器人的运动性能非常重要,但爬壁机器人动力学方程的构造和求解相对复杂。基于分析力学基本建模思想,结合Lagrange力学方法及Udwadia-Phohomsiri方程,对爬壁机器人机体与驱动部分分别建模后加以整合,获得无约束情况下壁面爬壁机器人准确动力学模型;利用Udwadia和Phohomsiri的方法对无约束爬壁机器人的动力学模型进行处理,利用Baumgarte稳定性校正对任务轨迹约束模型进行处理,获得了含约束爬壁机器人模型。数值仿真结果证实,基于所构建爬壁机器人数学模型可方便地实施机器人轨迹跟踪控制,证明了所采用建模方法的有效性和优势。

基于PowerCube的4R冗余度机器人实验平台设计

机器人的实验研究是机器人研究的重要环节。以PowerCube模块化机器人为基础,利用Optotrak三维测量仪以及计算机等设备建立了4R冗余度机器人实验平台。对于出现故障的机器人,采用锁定故障关节的容错方式。通过一个简单的实例对实验平台进行了实验验证。

模块化机器人结构设计及运动特性分析

针对传统机器人关节在运动过程中的偏转角度、俯仰承载能力受限问题,以提高机器人偏转、俯仰运动能力为目标,提出单电机驱动双轴式、具有大偏转角度特性的偏转关节模块,和基于平行四边形结构及弹簧部件、具有低功耗高承载能力特性的俯仰关节模块,进行了偏转模块、俯仰模块运动特性分析。建立基于新型模块的机器人运动学模型,对比分析相同尺寸及工作条件下新型机器人与基于传统关节机器人的工作空间,结果表明:同等条件下新型机器人工作空间明显大于传统机器人结构,所提出新型关节模块可有效提升机器人运动灵活性。

多模自动巡检扫描机器人在模块化建筑工业生产场景中的应用

利用传感器技术的集成,巡检机器人在工厂环境中展现出杰出效能。凭借三维激光扫描技术,机器人能迅速获取工厂内部或项目现场的三维数据,精确掌握设备布局、材料堆放及工人操作状况。此外,图像处理技术的应用进一步提升了机器人的感知能力,使其能准确识别各种异常情况,如人员违规、设备故障和安全风险,从而实现对工厂生产和项目现场的智能化巡查与监管。进一步介绍了自动巡检机器人在工厂生产和项目现场中如何充分发挥其在数据智能采集与管理方面的显著优势。通过应用多模自动巡检机器人,模块化建筑制造领域的数字化管理与智能安全监管得以迈向新的发展阶段。

面向未知空间的模块化机器人最优位置-力控制研究

针对模块化机器人系统与外界未知环境交互的控制任务,提出一种基于自适应动态规划的位置-力控制。首先,考虑模块化机器人系统受未知环境约束,对未知环境约束空间进行分析,并设计自适应估计算法近似未知约束参数向量,从而得到未知外部约束力转化为模块化机器人所受的近似约束力矩,设计融合位置和末端接触力跟踪误差的多指标性能指标函数,结合自适应动态规划思想和策略迭代算法,求解哈密尔顿方程,从而实现面向未知空间的模块化机器人最优位置-力控制。

模块化水下救援机器人,近海救援的“变形金刚”

来源:https://www.puxiang.com/galleries/ae629c8ffc764ce1aac5770767ecb82b?favorite=true这款水下救援机器人是为满足海洋救援需求而设计的应急装备,基于对海洋救援中不确定因素的深刻洞察,采用了模块化设计理念。该机器人主体结构上预留了多个模块化接口,可以根据需要拓展多种功能。它可以独立部署于近海救援中心的救援指挥室,保持常备待命状态。

模块化连续体机器人设计及实验分析

分析国内外连续体机器人类型,结合象鼻运动时内部肌肉组织结构变化特点,提出一种模块化连续体机器人。该机器人整体结构通过单元模块串联组成,可以完成二维平面内的弯曲和伸展动作,实现不同的包络形态。通过建立机器人相邻模块静力学模型,推导出相邻模块张角大小与驱动力的函数关系。进而组装搭建连续体机器人控制系统,通过实物包络实验,验证新型模块化连续体机器人包络机构的可行性。

一个模块化机器人平台的设计

为了解决传统机器人针对具体任务设计、柔性不高、容错能力和自修复能力差的问题,并降低机器人在各应用领域的使用成本,设计了一个模块化的机器人平台.文中首先介绍了模块化机器人平台整体设计,接着给出了模块化机器人平台硬件系统和软件系统的设计方法及具体实现细节,最后使用该模块化平台搭建了工业操作臂、轮式移动机器人、双足步行机器人、爬壁机器人以及爬杆机器人,并对这些机器人系统进行了仿真和实验.实验结果证明了该模块化设计方法的可行性和优越性.

新型模块化可重构机器人系统

研制了一种新型模块化可重构机器人系统,机器人由许多结构和功能完全相同的模块相互联接组成,通过改变各模块之间的联接状态和相互位置关系,不需任何外界辅助,自动完成重构过程和整体协调运动:设计了模块的分离联接机构和单自由度立方体结构,模块结构兼具阵列式和串联式特点,可方便的实现重构运动和整体协调运动:上位机软件系统可通过交互方式设置各机器人模块的方位,可手工编写或自动产生可重构机器人各模块的运动序列,可对机器人可重构过程和整体构型的协调运动进行规划和仿真,并通过计算机串口对机器人进行实时控制。试验验证了机器人模块的分离／联接和模块协作基本功能和蠕虫构型、四足构型、履带构型三种构型的整体协调运动功能。试验表明:模块结构设计简单合理,控制容易,可以完成重构操作功能和整体协调运动功能。