仿生机器人研究现状与发展趋势

仿生机器人是指依据仿生学原理,模仿生物结构、运动特性等设计的性能优越的机电系统,已逐渐在反恐防爆、太空探索、抢险救灾等不适合由人来承担任务的环境中凸显出良好的应用前景。按照工作环境可将仿生机器人分为陆面仿生机器人、空中仿生机器人以及水下仿生机器人三类。指出仿生机器人经历了原始探索、宏观仿形与运动仿生、机电系统与生物性能部分融合三个阶段,并概述三类仿生机器人国内外研究现状。分析发现当前研究还存在着生物运动机理研究不深,结构设计、材料应用、驱动及控制方式大多较为传统、能量利用率低等问题,导致了仿生机器人从宏观到微观与生物都存在较大差异,'形似而神不似',远未达到实际应用程度。指出仿生机器人正向着刚柔混合结构,仿生结构、材料、驱动一体化,神经元精细控制,高效的能量转换的类生命系统方向发展。

基于增强现实的机器人遥操作系统研究

在遥操作系统中,预测仿真中存在的建模误差和运动累计误差严重影响遥操作的安全性、精度和效率。采用增强现实技术可以有效地解决该问题。采用视频融合和物体定位技术,操作者可以方便地对比仿真规划结果和实际机器人执行结果之间的差异,并可以通过修正和更新仿真模型来补偿建模误差和运动累积误差。实验结果表明该系统不但可以有效地消除通讯时延的影响,还可以提高遥操作的精度和效率。

具有遍历特性的移动机器人规划方法的研究

本文提出了遍历规划的概念和数学描述 ,以及完全遍历规划的设计方法 ,给出了常用的几种性能评价函数 .在此基础上 。

冗余度机器人基于任务的方向可操作度研究

分析了机器人传统可操作度概念在实际应用中的不妥之处 ,定义了基于任务的方向可操作度 ,给出了其解析表达式 ,并利用方向可操作度作为目标函数进行冗余度机器人的运动学优化 .仿真结果表明 ,同传统的可操作度相比 ,基于任务的方向可操作度更具有实际应用意义 .

仿壁虎机器人研究综述

首先,详细介绍和分析了国内外仿壁虎机器人的研究现状.然后,讨论比较了仿生壁虎机器人所涉及的关键技术的优缺点.最后,在前面分析比较基础上对未来的发展趋势进行了预测.

基于虚拟现实技术的机器人外科手术模拟与培训系统研究

从中国神经外科手术的具体应用背景出发 ,结合我们研制的机器人辅助无框架立体定向手术系统 (CRAS BH3) ,研究一种基于虚拟现实技术的机器人外科手术模拟与培训系统结构 ,改进和提高三维模型人机交互的显示速度 ,将立体显示HMD设备与自制的人机交互装置相结合 ,建立一个面向临床实际应用的机器人辅助外科手术模拟与培训演示系统。

自主攀爬式曲面作业机器人设计研究

以国家大剧院椭球壳体的清洗为应用背景 ,针对曲面高空作业的特点 ,设计了首台复杂曲面自主攀爬式机器人样机 .机器人由攀爬机构、移动机构、清洗机构、俯仰调节机构组成 ;在对机器人总体结构和结构原理详细介绍后 ,对机器人运动功能实现进行了讨论 .控制系统采用基于CAN总线的网络结构 ,以P80C5 92单片机为核心构成分布节点控制器 ,并着重对检测系统进行了研究 .机器人在国家大剧院的真实环境下进行了作业实验 ,结果表明样机系统的设计组成原理合理 ,机械结构和控制系统方案成功可靠 .

基于三分支机器人关节空间轨迹规划的研究

采用分离系数方法对三分支空间机器人进行运动学数学建模,在此基础上,进行了关节空间中的轨迹规划,提出1种在关节空间应用分段低阶插值拟合路径曲线的规划算法,以改善轨迹控制精度.用计算实例验证了该算法的快速性和高精度.

机器人技术在中医正骨手术中的应用研究

本文介绍了一套自行开发的机器人辅助正骨医疗手术平台系统 .系统由计算机辅助手术规划软件和正骨机器人两大部分组成 ,其中计算机辅助手术规划软件可以采集患者骨折处的 X光图像 ,机器人则在医生的控制下完成拉伸牵引、旋转、模拟手法复位等动作 ,使患者骨折处闭合复位 .本系统能够代替医生在 X光辐射环境下进行正骨手术 ,避免射线对医生身体的损伤 ,同时提高了手术效率、手术精度和安全性 .

机器人技术在航空工业中的应用

在竞争日趋激烈的今天,成本和效率同质量一样关键,这就需要采用新技术、新的制造和装配理念、新的管理方法等。机器人技术正好符合精益系统和精益制造的理念,并已在汽车制造业及家电制造业得到了广泛应用,因此近几年在航空制造业中已开始看到机器人的"身影"。

机器人控制器体系结构研究的现状和发展

本文首先给出了机器人控制器的定义和分类 ,介绍了机器人控制器体系结构方面的研究情况 ,提出了有关机器人体系结构研究发展的几个方向 .

角膜移植显微手术机器人系统的研究

在借鉴眼外科显微手术机器人系统研究经验基础上,对角膜移植显微手术机器人系统结构进行深入的研究,针对角膜移植手术的过程和特点,对角膜移植显微手术机器人系统的手术流程、交互方式进行了分析,提出了合理的机器人系统物理结构.研究了机构型式、末端手术工具、各子系统的关系,并开发了研制样机.切割实验表明,系统设计满足手术要求,可以准确完成手术动作.

全柔性机器人机构结构动力学分析方法研究

全柔性机器人机构是一种新型机构,多用于高精度的场合。由于其动力学性能会影响其终端的定位精度,因此,有必要对其结构动力学进行研究。具体将全柔性机器人机构作为结构体,分别采用理论简化建模、有限元和试验测试三种方法对其进行了结构动力学方面的研究,并进行了实例分析。首先通过理论简化建模计算出全柔性机器人机构的固有频率,采用商用有限元软件对该机构进行了模态分析,并对该机器人的模态频率进行了试验测试。有限元分析及试验结果均表明了简化模型计算结果有一定的精度。

机器人辅助微损伤神经外科手术系统的研究及其临床应用

本文介绍了机器人技术在微损伤神经外科手术中的应用 ,系统的研究包括图形规划、微损伤和无损伤空间映射、机器人辅助手术和遥操作放射性同位素植入。在大量的实验测试和实际手术模拟实验的基础上 。

全柔性机器人机构的结构构型研究

本文对全柔性机器人机构的结构构型问题进行了系统的讨论 :首先从应用层面上对全柔性机器人机构进行了分类 ,着重讨论了并联机构与全柔性机器人机构之间存在的有机联系 .通过对并联机构的结构及柔性铰链的几何模型进行系统的总结 ,为全柔性机器人机构“型”的选择与构筑提供了丰富的素材 .此外 ,还重点讨论了对全柔性机器人机构的性能产生较为显著影响的结构布局问题 .

基于多通道增强现实的机器人遥操作技术研究

在传统的预测仿真控制方法的基础上，提出了多通道增强现实遥操作控制策略，以克服通讯时延的影响。通过实际视频图像和预测仿真图形的叠加来消除模型的误差，同时基于TIN(Triangulated Irregular Network)表达的虚拟环境中物体模型，对虚拟环境中的虚拟接触力进行实时再现，提高操作者的临场感，辅助操作者完成精细的远程操作。实验结果验证了本文所提方法有效性和实用性。

基于DSP的管道焊接机器人微机控制系统的研究

对管道焊接机器人结构组成进行说明,从硬件电路设计及软件组成两方面对所研制的基于DSP的微机控制系统进行分析。试验结果表明,所研制的微机控制系统功能完善、工作稳定可靠,机器人跟踪精度高、焊缝质量好,可以用于实际焊接生产。

机器人辅助远程手术的研究

介绍了一套自行开发的机器人辅助远程手术平台系统。在阐述平台系统的总体结构基础上 ,对于医疗图像的压缩和传输、机器人命令传输协议的设计、远程图像的实时传输和播放这三个关键技术进行了探讨。

冗余自由度机器人的运动学优化研究

冗余自由度机器人的引入主要是为了利用其冗余特性解决象避障、避奇异位形等运动学控制问题．解决这些问题的途径是在机器人雅可比矩阵的零空间上进行运动学规划，其中最主要的是优化目标函数和放大系数的选取．文中着重讨论和确定了优化目标函数和放大系数的选取方法，并通过计算机仿真证明了所给出的方法是有效的．

基于CAN总线的壁面移动机器人分布式控制系统软件设计研究

首先提出了壁面移动机器人的控制体系结构 ,建立了基于CAN总线的分布式机器人控制系统硬件平台 ,确定了各控制节点间的通讯协议 。