人机合作机器人重力平衡设计

为提高人-机器人合作的质量，研究了机器人机构的重力平衡方法，以减小其带给操作者的重力感受．对于关节式机器人结构，采用拉弹簧的方式对机器人重力进行较大范围的平衡；通过对弹簧刚度和预变形的设计，使得随着机构的运动，弹簧系统可以适当调节弹簧力以实现机构在各种位形下重力的自主平衡．在机器人运动范围内的若干点对设计方案进行了验证，各关节的残余重力矩是原始重力矩的1～10％．结果说明，该设计可以基本实现重力平衡．

室内未知环境下移动机器人特征地图创建研究

介绍了在室内未知环境下移动机器人利用激光雷达、电子罗盘和里程计等传感器信息创建特征地图的方法;从激光雷达数据中提取直线特征作为地图的主要环境描述特征,采用构建直线模板的方法对雷达数据进行分簇,通过最小二乘法拟合出相应的直线并对冗余地图线段进行合并,从而得到较精确的特征地图;实验表明该机器人建立的环境特征地图是精确有效的,且与栅格地图相比数据量小,可进一步用于机器人的避障、路径规划等复杂任务。

三平动绳牵引并联机器人轨迹预处理算法

研究了一种新型飞行摄像平台,能够实现摄像机在大范围的三维空间内可以沿任意轨迹快速运动的摄像平台;摄像平台的运动由四台伺服电机带动四根缆绳并联拖动;绳牵引并联机器人是一种将电机的运动和力以绳为介质并行地转换为末端执行器运动和力的装置,具有结构简单、工作空间大、惯性小等优点;运动过程中满足轨迹光滑、不能出现停顿、振动,为了获得连续、平稳、无噪声的轨迹,文章采用轨迹预处理的方法,当出现轨迹不光滑,且影响了拍摄质量的情况下,采用三次样条圆弧插补的方法对其进行光滑处理,仿真结果表明该圆弧插补预处理算法能够很好地解决吊舱在高速运行而引起加速度过大的问题,进而达到提高运行效率的目的。

管道机器人在三通处的通过性分析

三通是管道机器人经常遇到的典型障碍之一,克服该障碍的能力用管道机器人在三通处通过性来描述.文中提出一种描述差压驱动式管道机器人三通通过性的数学模型,该模型由一组组合约束构成.通过对约束方程的分析讨论、与管道机器人弯道通过性的对比分析,得出了规律性的结论.管道机器人在三通处的姿态、单元体的几何尺寸、行走轮结构形式对其通过性都有不同程度的影响.所提出数学模型是管道机器人三通自主行走控制策略设计和相应结构设计的理论基础.

高压线检测机器人吊臂式越障机构的研制

机器人在线行走时需要跨越各种障碍物,文中提出一种新型的越障机构——吊臂式越障机构,阐述了其运行机理及主体结构的设计思路。

基于粒子滤波的仿人机器人跟踪算法研究

针对RoboCup标准组仿人足球机器人NAO的特点,在研究传统粒子滤波跟踪算法基础上,提出基于颜色特征和改进的粒子滤波相结合的机器人跟踪算法。改进的粒子滤波算法在传统采样重要性重采样(SIR)算法重采样过程中有选择地增加一组随机粒子,解决了传统采样重要性重采样(SIR)算法因被跟踪运动目标运动不规则而出现跟丢的问题。实验结果表明,该算法增强了基于SIR的粒子滤波跟踪算法的适应性和有效性。

一种基于PSO-PID算法的分布式机器人实时控制

分析了粒子群优化(PSO)算法的原理、算法参数及其对算法性能的影响。以PSO算法为基础,提出了一种新的粒子群优化不完全微分PID算法。根据多关节机器人系统的特点,介绍了一种新的分布式机器人实时控制系统。系统采用双速率控制策略和分布式控制方式,机器人运动控制运用粒子群优化算法定时寻优PID参数,使其随着系统参数的变化而实时更新,实现最优不完全微分PID控制。实验结果表明,该系统设计科学、性能优越,新算法寻优能力强、控制效果好。

腹腔镜超声在机器人辅助腹部手术中的初步应用

目的初步探讨腹腔镜超声在机器人辅助腹部手术中的临床价值。方法对6例患者(肝内胆管结石1例,肝占位2例,胰腺占位2例,腹膜后占位1例)实施腹腔镜超声引导下机器人辅助腹部手术治疗。应用术中腹腔镜超声:治疗前,探查病变部位、程度及与周围组织结构关系以选择手术方式;治疗时引导手术路径;治疗后,即刻初步评价疗效。手术后采用CT增强扫描或生化指标等进一步评价手术效果。结果 6例患者均成功完成腹腔镜超声引导机器人辅助腹部手术治疗,术中及术后均未出现严重并发症,生化指标恢复或接近正常水平,术后超声复查占位性病变治疗区未见血流信号,CT增强扫描未见强化,胆管超声与CT检查均未见异常。随访1～12个月,生存状况均较满意。结论腹腔镜超声在机器人辅助腹部手术中不仅可发挥引导定位作用,且可在术中指导手术方式的选择,有助于手术的成功实施。随着机器人手术的日益成熟,腹腔镜超声将成为实施该手术不可缺少的组成部分。

基于Simulink的履带机器人路径追踪仿真

针对履带式移动机器人在其复杂工作环境下,履带发生纵向滑移导致行走路径难以跟踪控制的问题,采用纯追踪算法,在Matlab/Simulink软件中建立了履带机器人的运动学模型和跟踪控制系统模型并进行仿真。仿真结果表明,履带机器人位姿误差满足需求精度,轨迹跟踪效果良好,系统具有稳定性。