针对冗余液压机械臂预设轨迹下的能量优化问题,提出基于最小流量的液压机械臂冗余分解方法.采用D-H参数法推导液压机械臂的运动学方程,构建末端速度与液压缸缸速的映射,建立系统能耗模型.基于最小缸速范数法求解能量次优的冗余分解以部分降低能耗.以液压系统流量最小为目标,通过优化加权雅可比矩阵求解能量最优的冗余分解.为了提高计算效率,提出加权雅可比矩阵权值的动态优化方法,实现在线最优运动规划.在研制的液压机械臂试验平台对冗余分解方法进行试验验证.三关节平面运动试验结果表明,相比于现有梯度投影法和最小缸速范数法,所提最小流量优化方法相同末端轨迹的运动能耗降低超过5%.

针对目前人工带电更换间隔棒检修作业过程中存在效率低、劳动强度大、人身安全得不到保障等问题,设计一种适用于双分裂输电线路间隔棒带电检修的四轮移动机器人。通过分析作业环境及作业对象,设计双臂各带机械手的机器人结构并确定最优的自由度;分析作业过程中的关键技术,提出旧间隔棒拆卸与新间隔棒安装的机器人作业运动规划;在INVENTOR环境下开发机器人虚拟样机三维模型,对作业过程中作业臂的关键状态进行运动学建模;在MATLAB环境下对机器人作业臂进行运动学仿真。结果表明:所设计的双分裂输电线路移动作业机器人虚拟样机能够满足带电检修作业需求,可为机器人物理样机开发提供参考。

为保证数控折边机所用驱动电机能正常工作又不存在性能浪费,根据驱动轴的运动学、动力学特性,提出一种全面、准确、实用的电机选型方法。针对一款数控折边机,采用多体动力学仿真软件ADAMS建立其多体动力学模型。根据七段式S形加减速曲线,利用MATLAB对数控折边机的模尖进行运动规划,结合运动规划和ADAMS建立的多体动力学模型得到驱动轴的转速和负载扭矩。从峰值转速、扭矩、热平衡、惯量匹配及扭矩转速特性曲线四方面进行电机选型,并进行实验验证。结果表明:所提方法在保证折边机工作效率的同时能充分发挥电机性能。

连续体机器人运动规划复杂且控制精度低是制约其深入研究和快速应用的重要难题。基于几何分析法对连续体机器人进行运动学建模研究,构建关节空间与末端笛卡尔空间的映射模型,在此基础上对其工作空间进行分析。为满足柔性检测机器人在狭小空间的快速介入和准确探测需求,提出一种基于导航路径约束的机器人运动规划方法,以连续体机器人各弯曲单元前后端点与理想轨迹间的最小距离作为目标函数,通过逆向递推的方法逐节求出各弯曲单元关节参数

液压驱动机械臂运动控制系统是一种时变且强耦合的非线性控制系统,在面对复杂的作业场景中需要更为精确的运动规划,针对液压驱动机械臂运动控制系统运动轨迹控制精度问题,在液压驱动机械臂运动学模型基础上,对传感器输出信号进行双闭环平均值滤波处理,通过对机械臂逆运动学进行求解,采用动态规划控制算法对液压驱动机械臂进行运动轨迹的最优控制,最后在液压驱动机械臂集成测试环境中验证算法的可靠性和准确性,实验结果表明,采用动态规划算

针对机器人笛卡尔空间轨迹规划难度大且复杂的问题,提出了一种基于机器人操作系统ROS-I平台的机器人笛卡尔空间运动规划方法。文中以埃夫特机器人为研究对象,首先将机器人的三维模型转换成URDF文件,然后利用MoveIt!功能包创建弧焊机器人运动规划需要的配置和启动文件。通过插补算法完成了弧焊机器人直线轨迹和圆弧轨迹的构建并使用Descartes库完成了弧焊机器人笛卡尔空间运动规划仿真。最后在运动规划的基础上,通过机械动力学软件ADAMS获得了机器人焊枪末端的位移、速度和加速度曲线。仿真结果表明,ROS-I的Descartes库能够提高机器人笛卡尔运动规划的效率且具有较高的精度,为弧焊机器人在复杂环境中的轨迹规划提供了可供参考的方案。

针对海洋平台导管架结构的复杂性与工作环境的特殊性，研制了一种8自由度的海洋平台导管架清洗机器人，该清洗机器人具有沿导管架空间进行攀爬及定位功能，通过夹持机构携带高压水射流喷枪来实施对导管架的清洗。基于该清洗机器人的构型特征与机器人动力学原理，采用大功率关节分时单步驱动与小功率关节多轴联动相结合的控制策略，进行了机器人在导管架上的运动规划。利用Matlab语言对清洗机器人在导管架上的行走步态进行了仿真，详细分析了机器人在攀爬过程中各关节的扭矩与功率间的变化关系。

针对提高关节型液压驱动弹跳机器人的环境适应性，提出了除高度、稳定性外，弹跳机器人的另一重要控制参数——地面支持力。通过增加腿部力量推动机身做功位移，同时保持推动力恒定，消除足端对地面的作用力的波动，以减小弹跳所需支持力的峰值，降低对地面硬度的要求。另一方面通过合理的运动规划，使得机器人在保持弹跳高度、负载不变的前提下，对液压系统流量及压力的要求降低。