国产工业机器人研究热点

2018年8月16-17日,2018世界机器人大会期间,由中国航空工业技术装备工程协会主办,航空工业北京长城航空测控技术研究所、《测控技术》杂志社承办的第二届智能技术与工业机器人应用论坛同期在北京隆重召开。哈尔滨工业大学机器人研究所所长、"十三五"国家重点研发计划"智能机器人重点专项"总体专家组组长赵杰教授作为特邀请嘉宾给我们带来了《国产工业机器人研究热点》的精彩主题演讲。本文根据演讲报告录音整理。

两栖类仿生机器人研究现状及发展前景

两栖机器人是新世纪科学技术发展的产物,通常集成了空中飞行、地面移动、水中巡游中的两种运动能力,不仅具备在两种领域的作业能力,还能够根据任务需求适时切换,实现跨域作业,极大地提升了机器人的应用潜力。本文从陆空两栖、水空两栖、水陆两栖三个方面介绍了两栖类仿生机器人的国内外研究现状,分析了各类两栖机器人的特点,并对当前两栖机器人存在的问题进行了总结。

基于MEMS惯性传感器的机器人姿态检测系统的研究

提出了一种基于MEMS惯性传感器的机器人姿态检测系统,并对检测系统的原理,组成以及数据采集进行了研究.并对陀螺仪和加速度计的影响因素进行说明,利用硬件对采集的数据进行滤波处理.通过卡尔曼滤波方法实现数据融合,充分地利用惯性传感器的信息,从而有效地提高姿态检测系统的检测精度.仿真试验表明了卡尔曼滤波方法对于提高检测精度是切实有效的.在实际的试验中也取得了很好的效果,并应用于实际的机器人姿态检测.

仿生机器人的研究

对国内外仿生机器人的研究和开发做了全面的综合概括和总结 ,从运动机理的建模、感知信息的处理、控制计算的优化、能量代谢的效率和仿生材料的合成 ,分析了仿生机器人的关键技术问题 。

外骨骼式上肢康复机器人及其控制方法研究

提出了一种融合单、多关节及日常生活功能行动作训练的5自由度外骨骼式偏瘫上肢康复机器人系统.根据偏瘫患者上肢单侧受损的特点,提取偏瘫患者的健侧肢体运动的表面肌电信号用于驱动康复机器人辅助患者患侧肢体实现康复训练动作.采用肌电绝对值积分和自回归参数模型法对上肢运动中参与动作的4块肌肉产生的sEMG信号分别进行特征提取,并分别作为基于Levenberg-Marquardt算法的反向传播神经网络的输入,6个上肢运动作为输出建立表面肌电信号与上肢康复动作之间的关系.试验结果表明该方法利用sEMG准确地完成了对上肢康复动作的识别.该方法有利于提高中枢神经系统紧张度,促进血液循环,在康复的同时防止并发症的产生,更有利于提高患者运动积极性,保持患者正确运动的感觉.

康复机器人研究进展

目前,康复机器人已经成为机器人领域的研究热点。详细介绍了康复机械手、医院机器人系统、智能轮椅、假肢及康复治疗机器人的国内外研究现状,并探讨了今后的发展方向。

辅助型康复机器人技术的研究与发展

较详细地阐述了辅助型康复机器人的发展过程,对主要类型进行分类介绍,分析了涉及的关键技术并探讨了未来的发展趋势.

5 DOF穿戴式上肢康复机器人控制方法研究

提出了一种面向偏瘫患者,可实现单关节和多关节运动的5自由度穿戴式上肢康复机器人的控制新方法.根据偏瘫患者上肢单侧受损的特点,该机器人利用偏瘫患者的健肢运动的表面肌电信号(sEMG)驱动康复机械臂辅助患者患肢实现康复训练.利用肌电绝对值积分(IAV)和自回归参数模型法(AR model)对选定的上肢四块肌肉运动产生的sEMG信号进行分析,所提取的特征分别作为基于Levenberg-Marquardt算法的反向传播神经网络的输入,6个上肢运动作为输出建立表面肌电信号与上肢康复动作之间的关系.试验结果表明该方法利用sEMG准确地完成了对上肢康复动作的识别.这一方法有利于提高患者运动积极性,保持正确运动的感觉,并为研究患者受损上肢表面肌电信号与肌肉运动的关系打下了基础.

管内移动微型机器人研究与发展现状

管内移动微型机器人是微型机器人领域的一个重要的方向,其主要包括用于发电、化工、制冷等行业中的细小管道检测的刚性管内移动的微小型机器人,以及能进入人肠道的内窥镜的柔性管内移动的微型机器人。将微型机器人的研究方向与内容进行总结,介绍管内移动微型机器人的国内外研究发展现状,讨论管内移动微型机器人的研究内容与方向。

日本磁吸附爬壁机器人的研究现状

本文概述了磁吸附爬壁机器人的研究现状，介绍了各种移动方式的磁吸附爬壁机器人的应用场所及优缺点，为今后的研究提供了参考。

一种新型高速精密机器人的弹性动力学研究

针对机器人机构的特点,将结构动力学中的固定界面子结构模态综合法与有限单元法相结合,进行了并联弹性连杆机器人机构的动力学分析,设计了一种新型两自由度高速精密平面并联机器人.通过数值仿真,计算出并联弹性连杆机器人机构的动态响应、固有频率及其对应的模态阻尼,并与实验样机的实测结果进行比较,表明了该方法的有效性.

基于虚拟样机技术的双足机器人运动仿真研究

应用三维建模软件SolidWorks建立了HIT-ROBOCEAN双足机器人的简化模型,导入虚拟样机仿真分析软件Adams中生成虚拟样机模型,并通过在科学计算软件Matlab中得到的机器人行走步态的关节运动轨迹对虚拟样机模型进行控制,通过联合仿真获得机器人行走步态的三维仿真动画,并利用该虚拟样机模型对机器人行走步态进行运动学及动力学分析。为双足机器人步态规划的研究提供了一种新的方法。

两轮自平衡机器人多传感器数据融合方法研究

为了对机器人运行状态进行有效的识别,提出一种基于支持向量机的多传感器数据两级融合方法,从分类的角度实现了运行状态识别,解决了识别正确率较低的问题。将此方法应用于两轮自平衡机器人进行运行状态识别实验,当每种状态采集的独立样本数超过20个时,正确率可以达到98%以上.实验结果表明应用该方法可以对两轮自平衡机器人的运行状态进行有效、可靠的识别,能够满足两轮自平衡机器人快速机动过程中的实时性要求.

微动机器人运动学分析的基础研究

本文针对微动机器人的特点，采用微分的方法对微动机器人的运动学进行了分析，得到的六自由度并联微动机器人的输入输出的位移方程、速度方程、加速度方程均具有显式的正逆表达形式，使微动机器人的运动学分析十分方便，具有通用性。

基于UKF的两轮自平衡机器人姿态最优估计研究

针对扩展卡尔曼滤波器(EKF)设计困难并且容易发散的问题,提出基于采样卡尔曼滤波(UKF)的方法解决滤波器设计及收敛问题,并补偿低成本的惯性传感器陀螺仪和加速度计的误差,从而得到机器人姿态的最优估计.将滤波后的模型应用到两轮自平衡机器人系统,实验结果表明UKF参数设计简单,姿态估计误差小于EKF,方差估计优于EKF,估计精度、计算量基本与EKF相当.因此,UKF能够满足两轮自平衡机器人快速机动过程中的实时姿态估计要求.

2-DOF平面并联机器人结构参数优化的研究

提出了一种新颖的高速高精度机器人机构:采用高速精密直线电机驱动-2-DOF平面并联杆机构.在杆机构的设计中,以结构紧凑和抑振为目标,分别采用模拟退火算法和有限元动力仿真进行了几何尺寸和截面尺寸的优化,并提出了一种基于本模型特点的新解产生机制.实验测试结果表明:经优化设计后的平面并联杆机构刚度大,高速运动下的残余振动<1 μm,直线电机的稳定时间成为决定机器人稳定时间的关键因素.

虎克铰工作空间研究及其在6-HTRT并联机器人中的应用

虎克铰作为一种能够提供两个自由度的铰链机构 ,在各种机构形式的并联机器人中得到了广泛的应用。对虎克铰的工作原理和工作空间作了研究和仿真 ,研究结果用于 6 - HTRT并联机器人的尺度综合 ,使得并联机器人的工作空间范围不受虎克铰运动副转角范围的限制、工作空间体增大、并联机器人的工作空间算法限制因素减少、运动控制算法简单 ,提高了并联机器人机构性能。

机构影响系数和并联机器人雅克比矩阵的研究

基于刚体运动学的原理,对机构影响系数进行了研究,用运动坐标系和拟牵连速度的概念给出了机构速度影响系数求解公式,揭示了机构影响系数的物理意义,明确地论证了机构速度影响系数只与机构瞬时位姿有关而与机构的真实速度无关的结论.并将该方法用于并联机器人的运动学研究,由此而给出了求解并联机器人的雅克比矩阵的方法.

机器人多指灵巧手基关节力矩/位置控制系统的研究

HIT- 1型机器人手是一种具有多种感知功能的仿人多指灵巧手 .目前对多指手单关节单自由度控制的研究较多 ,而对两自由度的手指基关节的研究却较少 .本文分析了 HIT- 1型手两自由度基关节的运动学和动力学模型 ,并在此基础上建立了基关节的位置和力矩反馈控制系统 .本文采用工业中常用的 PID控制算法分别实现了手指基关节在自由空间的位置控制和在约束空间的力矩控制 ,并对实验结果进行了分析 .

两轮自平衡机器人运动控制研究

轮式移动机器人是典型的不完整控制系统,其自身的不确定性影响控制的性能.以两轮自平衡机器人为研究对象,建立了机器人的运动学与动力学模型.利用多惯性传感器信息融合建立的基于T-S模糊模型的模糊控制器有效地解决了两轮自平衡机器人平衡控制的问题,并同时对轨迹跟踪的问题进行了探讨.仿真结果表明,通过多惯性传感器的信息融合建立的控制器对于机器人的平衡和跟踪问题是有效的,并在实际的实验中得到了验证.