小型仿人机器人步行稳定控制方法研究

针对小型仿人机器人足部异常着地姿态对步行稳定性的重要影响,提出了一种基于力分布的快速着地柔顺控制方法,使机器人能够根据着地时地面反作用力的分布情况,快速判断足部着地姿态,通过实时调节踝关节实现机器人的快速着地柔顺控制。该方法结合基于零力矩点(Zero Moment Point,ZMP)和身体姿态的平衡控制方法,在运动调节功能的协调下,形成了一个较为完备的小型仿人机器人实时稳定控制体系。

仿人机器人轻型高刚性手臂设计及运动学分析

重点研究了7自由度轻型高刚性作业型仿人机器人手臂的机构设计和运动学分析方法.首先使用动力学仿真、有限元分析与实验测试相结合的方法,设计了仿人机器人手臂,该机械臂结构紧凑、质量轻、刚度高.同时,提出结合查询数据库和逆运动学计算去模仿人类手臂姿态,从而获得逆运动学最优解的方法.该方法不仅解决了冗余自由度带来的逆运动学多解问题,而且可以方便地确定令机械臂保持自然姿态的关节角度.实验验证了提出方法的可行性.

全方位地面移动清扫机器人

提出一种全方位地面移动清扫机器人,主要面向家庭和办公室等狭窄空间以及机场等人员众多的公共场所的清扫作业。机器人包括移动系统、吸尘清扫系统、防撞感知系统、电量监测系统、计算机控系统和无线遥控系统等。可通过半自主和人工遥控控制,完成零半径转弯、自主避障防撞、自主电源管理和高效清扫等功能。机器人的移动速度是将4个单独驱动的瑞典车轮的速度矢量进行合成而得到的,对该运动方程的建立条件以及移动机构进行研究、讨论,并给出其中的关键控制参数。机器人的吸尘清扫系统还具有气路可自主切换的特点,能够集中高效地发挥吸尘泵的工作效率。试验表明,对于尘土、碎纸屑和硬币等,容易被吸入.效果明显。通过对机器人的移动速度、移动轨迹偏差、避障和清扫等方面的测试,表明该机器人全方位移动灵活、控制可靠、避障能力强并且清扫干净。

核电站蒸汽发生器堵板操作机器人机构设计与实现

核电站蒸汽发生器堵板密封操作是检修维护中的必备作业,由于大剂量的辐射环境,急需由机器人代替人工进行堵板密封操作。提出并研制了一种堵板自主密封操作机器人,完成了机器人整体设计并分析了机器人轻量化、高刚度、耐辐照以及安装便捷的机构特点,通过对机器人的工作空间可操作分析以及运动学计算与仿真,得到末端在预定轨迹下各关节运动情况,验证运动学求解的正确性。最后在已研制的机器人平台上进行精度实验,验证了该机器人可满足堵板密封操作的需求,为下一步工程应用奠定了基础。

颅颌面肿瘤放射性粒子植入手术机器人设计与实现

放射性粒子植入治疗术是目前治疗颅颌面肿瘤的一种有效手段,但存在手动植入精度低、手术时间长、医生遭受辐射等问题。为此结合手术特点和需求,设计了一种新型的颅颌面肿瘤粒子植入手术机器人,以实现机器人自动植入粒子辅助治疗颅颌面肿瘤的目的。本文设计了颅颌面肿瘤粒子植入手术机器人系统,完成了机器人本体和粒子植入装置的机构设计,建立了运动学方程并给出了机器人到达目标点的各关节运动学解。最后,设计了机器人连续自动植入粒子手术模式下的控制系统,完成了基于标记点的空间配准,实现了机器人自动植入粒子。实验表明,该机器人定位精度高,可安全有效的自动植入粒子,满足颅颌面肿瘤手术要求。

颌骨重建手术机器人定位精度分析与误差补偿

为提高颌骨重建机器人的精度,借助于—台可以实现绝对坐标测量的高精度光学定位跟踪仪,对机器人系统的定位精度进行了误差分析与补偿研究.针对结构参数和运动变量误差,采用修正的运动学模型,进一步真实地反映了机器人的实际结构参数;对齿轮传动误差和间隙引起的关节回转误差通过实验进行了修正,有效提高了关节传动精度;对零位定位误差,通过机器人逆运动学反解出关节转角,并进行误差补偿,提高了定位基准的精度.实验结果表明上述方法可有效提高颌骨重建机器人的定位精度.

微小型自主侦察机器人设计

针对室内狭窄区域的侦察需求,设计了微小型自主侦察机器人BMS-1的机构系统和控制系统,并对传感器进行了配置。通过实验测试证实,该机器人能够避开障碍物,寻找并躲避在隐蔽处,具有一定的自主侦察能力。

机器人实践教学体系综合探索与实践

伴随人工智能技术的快速发展,机器人领域的发展出现了新的机遇,机器人相关课程教学将更加注重和强调学生的创新思维和实践能力。通过分析现有的机器人方向的专业课程教学体系,指出了存在的问题。随后根据机器人课程教学需要具备综合性、创新性、实践性的特点,尝试引入了项目教学法,阐明了项目教学法在提高学生的综合应用能力和实践创新思维等方面的作用。在项目教学法的基础上,根据具体教学实践情况,设计了机器人实践课程教学体系,在引导学生设计并搭建一套相对完整的机器人系统的过程中,逐步加深学生对机器人技术和专业知识的理解和认知,培养学生的工程实践能力和创新思维。数年的教学实践证明,该文所提出的机器人实践课程体系可有效提升教学质量和学生的实践创新能力,取得了良好的效果。

基于碰撞危险度的仿人机器人动态避碰博弈策略

针对面向协同的仿人机器人避碰运动策略进行研究。设计了一种仿人机器人碰撞预测及碰撞危险度评估方法,提出了一种基于碰撞危险度的仿人机器人动态避碰博弈策略。该方法通过动态博弈模型,将仿人机器人避碰运动问题转化为机器人在有限通信辅助下与其他机器人进行博弈的过程。

微小型自主侦察机器人控制系统设计

狭窄区域侦察和大面积探测在军用和民用领域都有着较大的应用需求,这使得微小型自主机器人成为了研究热点之一。然而,体积和重量的限制导致微小型机器人运算能力、通信能力和传感能力十分有限,因此,微小型自主侦察机器人控制系统的设计成为难题。在微小型自主侦察机器人BMS-1中,通过配置不同传感器和采用适当的控制算法,实现了避障和寻找并躲避在隐蔽处等基本自主行为,最后进行了实验测试和得出了相关结论,提出了本文的创新所在。

颅颌面外科辅助手术机器人系统

本文针对颅颌面外科手术中存在的精确定位难以保障、无导航系统、医生长时间手术易疲劳等问题,介绍研制的颅颌面外科辅助手术机器人系统。首先介绍整个系统的组成,然后从颅颌面外科术前手术设计、机器人机械构型、控制系统和导航系统等方面进行详细论述。最后,探讨了颅颌面外科手术机器人的发展方向及下一步的工作。

一种用于测量机器人ZMP的多点压力传感器

设计了一种多点压力传感器用于测量机器人的ZMP,利用应变电阻测量机器人足底各点压力,通过C8051F320单片机对压力信号进行模数转换并计算ZMP值,最后利用RS-485接口对外输出。经过实际应用,该压力传感器精度高、实时性好,适用于各种小型仿人机器人的ZMP测量。

网络控制机器人图像传输与处理系统设计

网络控制机器人是把网络技术和机器人技术融合起来,通过网络实现对机器人的控制。视觉信息在网控机器人中具有重要的作用。文章提出网控机器人图像传输与处理的系统设计,实现现场信息网络传输以及在客户端进行测量等图像处理。

可载人自平衡移动机器人控制系统设计

本文提出一种自平衡移动机器人。结合系统的功能要求,构建了遥控自平衡控制模式的机器人运动控制系统,提出了以PC/104工控机+数字I/O卡+电机驱动器为控制模式的嵌入式控制系统,保证了硬件系统具有良好的可扩展性、灵活性、实时性、低功耗的特点;并完成了机器人载人前进、后退,验证了设计方法的有效性。

基于完整约束的两轮机器人建模及平衡控制

依据完整约束下的拉格朗日方程,推导了同轴两轮移动机器人做平面直线运动时的动力学模型,并在此基础上设计了基于极点配置的状态反馈控制模型和系统数字仿真模型。结合控制模型进行了数字仿真实验研究和物理实验研究,并给出了实验分析结果。研究表明,采用基于极点配置的状态反馈控制方案,能够实现机器人动态平衡控制;机器人在初始偏角绝对值小于0.25 rad时,能够在2 s内恢复平衡,当外部干扰使机器人偏离平衡位置后,机器人能够在3 s内恢复平衡;机器人模型推导合理、有效,数字仿真和物理实验一致性好。

基于KF的自平衡机器人姿态角补偿方法

研究基于卡尔曼滤波(KF)的低通滤波补偿方法,对采用单轴加速度计的自平衡机器人姿态角测量系统进行补偿,消除由于振动、冲击等引起的信号失真,增强控制系统的稳定性.根据前期研究及实验,深入分析振动、冲击对传感器信号的影响,提出了一种基于最小二乘拟合原理的姿态角计算模型.在获得机器人自由振荡频率的基础上,设计了基于KF的混合低通滤波单元,并进行了物理模型实验.结果表明,该补偿方法能完全消除振动造成的传感信号失真.此外,该补偿方法对强烈冲击所造成的信号波动亦有明显衰减,能显著提升自平衡机器人的稳定性.

开拓思路创机器人自主品牌

我国作为世界第二大经济体和制造业大国，机器人拥有巨大的市场潜力和广泛的产业空间，应用机器人进行生产将成为突破当前劳动密集型企业人力成本高、招工难等困境的重要途径。目前我国正处于“机器红利”取代“人口红利”阶段，是实现产业转型的重要转折时期。

微创外科手术机器人来源已久

外科手术机器人根据手术类型的不同可划分为：显微外科手术机器人、微创外科手术机器人、神经外科手术机器人、整形外科手术机器人等，DaVinci手术机器人就属于微创外科手术机器人。

基于仿生鱼群优化方法的非完整机器人队形控制(英文)

利用人工鱼群优化(AFSO)方法研究了多机器人的队形控制问题。机器人编队可视为寻迹问题,而编队寻迹是不断减小机器人与其期望编队位置之间的平移和角度误差的优化过程。每一个机器人的控制指令可看做是人工鱼群,通过一系列的控制实现期望队形。队形控制策略中包含机器人间的冲突规避行为。利用Matlab中的多机器人仿真器MRsim工具进行了仿真,结果表明,提出的方法具有很高的有效性和效率,适用于各种形式的队形,可以被广泛应用在没有精确系统模型的无线传感器网络中。

低功耗一体式无线温压采集系统研究与设计

针对换热站内温度与压力传感器有线安装和调试的不便性,设计了一套基于MSP430F149单片机的低功耗、一体式、无线温压采集系统。将传统的分体式温度、压力传感器设计为更紧凑和可靠的一体式温压传感器。对系统的硬件部分、软件部分进行了设计。通过窄脉宽瞬时供电、分时供电等方法实现了系统的低功耗设计。通过在实验室及换热站现场的相关测试实验,证明了该系统具有安装方便、稳定可靠、功耗低、精度高、便于维护等优点。