床椅一体化机器人设计与实现

针对床椅机器人在室内狭小空间灵活行走的问题,研制一款四轮独立驱动转向的床椅一体化机器人。根据室内狭小空间的转向需求,确定了底盘总体布局方案和主要技术参数。对重要部件进行了理论计算、有限元分析,对驱动轮支架进行了应力及形变分析;在ADAMS软件中建立了床椅机器人的动力学仿真模型,进行了稳定性分析。仿真结果表明,驱动轮支架的强度和刚度均满足设计要求,床椅机器人的各项指标符合国家相关标准的规定。样机试验进一步验证了仿真分析的结果,确认了床椅一体化机器人的稳定性、越障性能和在室内狭小空间的转向性能。

复杂地形六轮独立驱动与转向机器人轨迹跟踪与避障控制

为研究六轮移动机器人在复杂地形的运动控制方法,针对六轮独立驱动与转向机器人复杂地形轨迹跟踪问题,提出一种预测控制和动态补偿的控制方法。基于非完整约束的线性六轮移动机器人运动学模型,以模型预测控制算法为基础,引入比例-积分-微分补偿控制器,抑制动态滞后引起的跟踪误差,设计速度与转向角动态反馈补偿,以应对地形扰动对轨迹跟踪的影响。分析机器人运动过程中障碍物的避碰问题,设计可求解避障轨迹的避障规划器,通过轨迹跟踪系统对局部避障轨迹进行跟踪控制,实现机器人的轨迹跟踪和自动避碰。对轨迹跟踪算法和避障算法进行仿真实验。实验结果表明:在典型工况下,机器人可完成凹形斜坡、凸形斜坡和凹凸地形正弦型轨迹跟踪控制和静态与动态障碍物避碰,验证了新方法的有效性。

作物表型信息获取机器人底盘设计与试验

为进一步提升农业机器人底盘田间适应性和行驶稳定性,面向我国山东地区小麦表型信息获取作业场景,设计了一种四轮独立驱动转向的农业机器人底盘。根据小麦种植农艺需求和行驶地形环境,确定了底盘总体布局方案和主要技术参数。分别开展了底盘驱动部件、转向部件以及摆臂平衡部件设计,并进行了参数校核和元件选型。建立了关键部件ANSYS有限元模型,分别进行了摆臂平衡机构的应力形变分析和车架振动模态模拟,仿真结果表明,摆臂平衡机构的强度和刚度均能满足设计要求,车架能够有效避免因地形激励产生的共振。建立底盘ADAMS动力学仿真模型,分别进行纵向、横向稳定性分析和单侧凸起、凹坑越障性分析,仿真结果表明,底盘横纵向稳定性能够满足设计要求,摆臂平衡机构能够有效补偿单侧障碍造成的质心高度变化,提高了底盘的行驶稳定性。田间试验表明,机器人底盘具有良好的行驶性能,硬质地面直线行驶平均偏驶率为0.51%,田间地面平均偏驶率为1.13%。原地转向中心点偏移量为3.1 mm,阿克曼转向最小转向半径为1125 mm。纵向翻倾角为34°,横向翻倾角为28°。单侧越障最大高度为160 mm,单侧跨坑最大深度为160 mm。

草莓采摘机器人控制系统设计与实现

本文针对田垄式草莓种植模式,设计并实现了具有四轮独立驱动四轮独立转向行走底盘、成熟草莓精准识别和定位、采摘机械手高效采摘功能的草莓采摘机器人控制系统。提高了传统草莓采摘机器人行走系统的灵活性以及草莓采摘成功率,降低了采摘机械臂的成本和控制复杂度。本文首先进行了总体结构和控制方案的设计,然后进行了控制系统软硬件方面的设计,最后进行样机相关制作与调试。实验表明,该控制系统符合预期目标,对田垄式草莓的采摘成功率达90%以上,可投入生产实际。

多轴仓储机器人转向控制研究

我国物流领域在核心仓储问题上对机器人应用的缺失已经成为制约该领域发展的重要原因之一。多轴仓储机器人采用电控电动式转向系统,基于阿克曼原理进行转向原理,建立简化的二自由度四轮模型,分析机器人运动微分方程。文章以质心零侧偏角为控制目标,对运动微分方程进行仿真,验证了运动模型和控制算法的正确性。