复杂地形多功能轻型机器人设计与研究

随着当今自然灾难、野外战争的频繁发生,如何能在野外复杂的地形下搜寻目标和运输补给具有重大意义。然而,自然灾难和野外战争的环境恶劣,搜寻目标及运输补给的过程中往往面临野外地形复杂、搜寻难度大、搜寻成本高等系列问题,从而制约着搜寻作业的顺利进行。对此,提出了一种具有爬行、轮式移动、腿足跨越的复杂地形多功能轻型机器人。对其进行了结构设计;结合其设计模型,对其运动的最大步长、最大倾斜角度、升降范围等性能参数进行了计算分析,对其承载能力进行了应力应变仿真;最后,制作工程样机对其性能进行了验证。结果表明,设计的复杂地形多功能轻型机器人可以实现爬行、轮式移动、腿足跨越3种功能,其跨越障碍的最大倾斜角可以达到53°,其穿越障碍的最大高度可以达到4.1cm。

变胞工程机器人设计及其稳定性探究

为使变胞工程机器人能够应对更复杂的地形,研究通过轮腿式和滑槽式魔方机构增大机器内部空间,实现躯干各层转动和子块位置互换的功能,从而设计了一种新型的变胞工程机器人。结果表明:变胞工程机器人改进后的滑槽式结构加工难度降低,子块不易脱离。该机器人构型的前后转动层由电机驱动,在越障时左右转动层可以自适应旋转。当其最小稳定角为25.69°、重心高度为56.45 mm时,运动的稳定性最好,不易发生倾翻。此外,机器人采用的三足步态可以保持快速移动,并具有较小的位移偏移量。新型的变胞工程机器人具有较高的稳定性,在地域探险中具有较高的应用价值。

球形转向轮仿真设计

设计一种应用于农田作业环境尤其是蔬菜大棚环境的球形转向轮,为农业机器人在农田环境下不能顺利球形移动的问题提供一种解决办法。球形转向轮采用双轮驱动方式,同轴直流减速电机驱动,产生转矩从而前后左右移动,并以陀螺仪检测补偿,实现轮系闭环控制,再通过上位机整体驱动轮系运转,并设置补偿环节,使得下位机整体闭环,实现该轮系整体驱动与控制,使得农业机器人在野外球形移动,尽可能少地受到环境的约束。

一种开闭链混合的多模式移动轮腿机器人设计与仿真研究

为提高机器人通过复杂环境的能力,设计了一款新型轮腿机器人。首先对机器人整机进行了构型设计和运动模式分析;然后对其腿部机构进行了运动学分析,并针对常见障碍地形进行了机器人越障性能分析;最后进行虚拟样机仿真,仿真结果验证了机器人具有较强的越障能力。

洗涤条件和织物运动对纤维微塑料释放的影响

为研究不同洗涤条件和织物运动状态对纤维微塑料释放的影响,选择波轮洗衣机为研究对象,收集不同洗涤参数下纤维微塑料的释放量。记录织物在洗涤过程中水平和垂直两个方向的运动形态,提取织物运动轮廓和8个织物运动指标,研究织物运动指标与纤维微塑料释放量的关系,探讨纤维微塑料的释放机制。结果表明:随着负载量、水量、洗涤剂用量的增大和温度的升高,纤维微塑料的释放量逐步增加,为4000~7000根/m^(2),平均长度为300~400μm。纤维微塑料脱落量与织物覆盖面积、织物运动高度/宽度差均存在正相关关系,与质心-筒中心距离、质心高度/宽度差存在负相关关系,说明织物在运动中受到的各种机械力会影响纤维微塑料的释放。

四轮AGV搬运车直线移动PID控制与实现

受路面环境、机械结构因素影响,当控制AGV搬运车直线移动时,左右两侧驱动轮实际转速存在差异,导致AGV搬运车前进路线产生偏移。为了解决以上问题,对四轮AGV搬运车采用增量式PID控制算法进行了直线移动控制设计和实现,包括AGV搬运车结构组成、直线移动PID控制算法设计、控制系统搭建与实现等。通过试验验证,在增量式PID控制算法的不断修正下,AGV搬运车的前进路线被修正为一条直线,实现了四轮AGV搬运车直线移动控制。

智能放顶煤技术在特厚煤层上覆含水层保护中的应用

我国内蒙古东部和新疆北部草原地区煤炭及地下水资源丰富,煤矿高强度开采形成的采动裂隙易导通强富水含水层,极易引起上覆岩层的地下水系统破坏,更容易发生突水溃砂事故,尤其含水层下综合机械化放顶煤开采的放煤高度难以控制。以特厚煤层上覆含水层系统保护为研究对象,以含水层保护和水砂灾害安全防控为研究目标,研发特厚煤层上覆含水层保护的智能放顶煤关键技术,应用井工煤矿动力突水溃砂防控技术,得出特厚煤层上覆地下水系统保护的根本途径。研发应用一种智能放顶煤技术,包括顶煤运移跟踪系统、多轮记忆放煤方法及系统。基于水文地质条件精细探查、覆岩破坏高度的实测、顶煤采放高度确定,应用多轮记忆放煤智能放顶煤技术,控制采动裂隙带高度。以应用工作面为例,应用水文地质精细探查与钻探验证、覆岩破坏高度获取、智能放顶煤技术后,在工作面回采过程中实现了上覆含水层水砂灾害的安全精准控制,有效保护了煤层上覆强富水含水层。

An approach for ergonomic design of mouse wheel

A new method for ergonomic design of a computer mouse is proposed in this paper. In the method, the movements of joints and tip of the forefinger during operating a mouse was captured by a high-speed video camera. The captured videos were ana- lyzed and an algorithm was developed to decide the size and location of the mouse wheel according to ergonomic principles. The al- gorithm was then coded in a software package with Visual C＋＋ and OpenGL languages. Results of the calculation and simulation agreed well with those of the experiments. The software can also be used for shape design of mouse body, buttons and their layouts.

船体表面作业机器人设计及运动特性

针对传统履带式壁面作业机器人在船体表面爬行过程中灵活度不高、变向相对困难的问题,设计一款基于永磁吸附的轮-履全向式壁面作业机器人,该机器人可有效减少运动过程中转向带来的能量损耗。为满足机器人常见失稳状态下的稳定吸附及带负载要求,对机器人进行静力学分析及运动状态分析,得到其在船体表面行走的安全吸附力。利用Ansoft Maxwell软件分析吸附单元结构参数对吸附力的影响规律,获得最佳区间设计参数。通过仿真与搭建试验样机,对机器人的吸附性能和运动性能进行验证。结果表明,该机器人在稳定吸附的同时能够完成不转向移动。

面向自动化生产的全向重载自行升降平台设计

针对现代自动化生产对重型装备灵活转运的需求,提出了一种全向重载自行升降平台设计方案。首先根据设计要求对平台功能进行分析,得出具体设计参数;然后采用模块化的理念对移动平台的整体结构进行设计,主要包括减振机构和平台本体的设计;除此之外,对平台驱动避障系统、控制系统的硬件架构及部分功能软件程序进行设计;最后通过ADAMS软件对平台的运行情况进行运动学仿真,结果表明,该设计方案能够满足狭小空间内重载转运的设计要求。

车轮多边形对蠕滑和临界速度的影响研究

通过分析轮轨蠕滑率和自由轮对的蛇行运动方程,得到轮对横移和摇头的相互耦合关系式;基于多体动力学软件UM建立某型高速动车组拖车动力学模型,对4种车轮多边形工况进行接触斑内的蠕滑力分析,研究车轮多边形对轮轨蠕滑特性和轮对横移的影响。结果表明:车轮多边形的阶数和幅值对轮轨蠕滑特性有较大的影响,总体上轮轨蠕滑力随车轮多边形阶数和幅值的增大而增大,当左右两侧车轮出现不同阶数主导的车轮多边形时,左右两侧车轮的纵向蠕滑力相差较大;两侧车轮多边形幅值的不同会破坏轮对的对中能力,高速运行时会出现蛇行失稳现象,并且车辆的非线性临界速度会随车轮多边形磨损的加剧而降低。

全向移动射击机器车系统设计与研究

以全国大学生机器人大赛ROBOTAC的移动射击赛为导向需求,设计了一种以STM32为控制核心、底盘装配四个独立悬挂麦克纳姆轮、结合多种电机控制的全向移动射击机器车。从硬件结构设计和软件算法两方面对机器车的设计方案进行详细阐述,并通过实验进一步验证。该设计符合大赛要求,既能高效稳定实现全向移动,又具备良好的射击效果,可以出色完成比赛中的各项任务。

全向智能轮椅床的运动控制算法研究

为提高全向智能轮椅床运动的平稳性和方向控制的准确性,研发了一种能护理失能老人的全向智能轮椅床。通过对移动平台进行力学和运动学分析,设计了一种精准的双闭环直流调速系统,实现了对全向智能轮椅床4个麦克纳姆轮转速的精确控制,解决了全向智能轮椅床运动不稳定和方向控制偏离等问题。期望转速值确定后,通过对比经典比例积分微分(proportional integral differential, PID)算法和模糊PID算法的转速输出曲线,表明模糊PID算法更能满足全向智能轮椅床的使用要求。

彭子益治疗中风后遗症思路探讨

明末清初著名医学家彭子益著有《圆运动的古中医学》。彭子益以《易经》中的气机升降理论为原理,批判地继承和发展了黄玉璐的“医易同源”理论,从天人合一的角度重新认识了生命与宇宙的密切关联。彭子益详细叙述了中气和外维圆运动的关系。中气枢纽在内旋转,带动木、火、金、水在外轮运转,并以木升金降的形式进行四维运转。彭子益指出,外维荣卫根于中气,荣卫一疏一敛,形成圆运动。若中气受损,不能带动四维运转,荣卫由合而分,外邪乘虚而入,内外俱损,人体圆运动分裂,则产生疾病。治疗各种内伤杂病原理最终都可以归结于恢复圆运动。中风的病因是肾虚水冷,脾胃虚弱,运化不利,痰浊内生,肝虚生风;外邪侵入机体,引动内风。根据“轴轮并运”的理论,彭子益治疗中风后遗症的主要思路是温肾阳,健脾化痰,荣卫合则病愈;温肾水则生肝木,化营血而润木,平肝息风;胃气下行,兼敛肺金,可收浮热;肝木与肺金一升一降,阴阳平衡,最后达到“一气周流,轴轮并运”的治疗目的。彭子益的“本气自病、一气周流、轴轮并运”的理论在临床有广泛的运用空间,值得积极学习。

基于RTK五轮仪研制的汽车运动性能试验研究

利用GPS载波相位RTK技术研制成了汽车道路试验RTK五轮仪。应用该五轮仪进行了汽车的直 线和曲线运动性能测试,结果表明可以更精确测取汽车运动性能参数,实现基于动态轨迹测量的汽车运动性能试 验评价。

全向移动平台运动学分析及其自适应控制器设计

在分析Mecanum轮结构及其工作原理的基础上,基于矢量分析法建立了四轮全向移动平台一般形式的运动学模型;针对常规PID控制无法在线自整定及其响应实时性有待提高等问题,采用CMAC(Cerebellar model articulation controller)+PID联合控制策略,设计了全向移动平台嵌入式自适应控制器;进行了直流电机调速MATLAB仿真及实验对比分析,并通过多组典型实验对样机运动性能进行了测试。结果表明,该Mecanum轮全向移动平台运动学模型是合理的,CMAC+PID自适应控制器动态响应速度快、控制精度高、鲁棒性好,样机能在平面内较好地实现横/纵向平移、原地旋转及全方位运动,总体性能可满足工程应用要求。

麦克纳姆轮技术及其在船用轮式设备中的应用

介绍了麦克纳姆轮结构及其全方位运动原理.针对麦克纳姆轮结构的不足与全方位车辆的船用化需求,改进了麦克纳姆轮结构、设计了铰接式车架、传动系统及驱动方案.实践证明,在此基础上研制的全方位叉车及全方位转运车能很好地在空间狭小的船舶环境中灵活运转.

穴播轮中种子运动高速摄像分析

为揭示种子在穴播轮圆桶形种子室中的运动规律,应用高速摄像分析技术研究脱绒棉种在不同情况下的运动,提出了种子临界深度概念.当种子深度小于临界深度值时,种子在种子室内圈上整体滑动不上升,大于临界深度值时,种子作环流运动;种子不沿种面下落则种子在种子室内圈上整体滑动,否则种子滑动上升,并作环流运动;种子整体滑动时穴播轮转速对种子的运动无影响;做环流运动的种子形成上、下2个带动层,2个带动层之间有中心区域;安装取种器后种子被带起,穴播轮转速大于105 r.min-1时,整个种子室内的种子在种子室内圈形成一个种子圆环.

轮腿式复合机器人设计及运动实现

通过机械结构和控制系统设计,研制了轮式和腿式独立运动的轮腿式复合机器人。应用PWM对机器人的关节控制进行了研究。分析了其腿式运动、轮式运动和轮腿变形的过程,并进行了实验验证。结果表明,研制的机器人具有结构简单、易于控制的特点,解决了现有轮腿式机器人运动时与地面摩擦力不够的问题,具有很好的应用前景。

The design of underwater hull-cleaning robot

The research on underwater ship-hull cleaning robot was conducted on the purpose of realizing the automation of cleaning underwater ship hull so that service life of ship will be prolonged and ship speed will raised. Moreover, fuel consumption and the work intensity of divers will be reduced. In this paper, the current situation and the latest technology in China and abroad were analyzed;meanwhile, the typical characteristics of the underwater cleaning robot were introduced. According to the work principle of the underwater cleaning robot, the emphasis was put on the analysis and study of permanent-magnetic absorption, magnetic wheel, airproof and anticorrosion, underwater cleaning equipment and control system. The robot is easy in rotation and simple in control.