遥操作机械手因其独特的优势,已被广泛用于太空探索、深海探测、核设施维护和医疗手术。然而,随着任务复杂性和安全要求的提高,要求遥操作机械手具有更好的避障能力。针对此问题,提出一种新的基于可变阻尼的触觉反馈方法,为操作者提供阻尼力以感知远程环境中的障碍物,从而完成避障任务。在此基础上,提出避障阻尼模型,以解决传统的触觉方法由于考虑因素不全面而导致的不准确问题。该模型不仅考虑了传统的距离因素,还根据速度方向的新因素预测了遥操作机械手的碰撞情况,以在线调整阻尼值。实验结果表明与没有触觉反馈的远程操作相比,该方法能够有效地提高远程操作的安全性和人类操作员的工作效率。

针对传统碰撞风险量化考虑因素不全导致遥操作机器人碰撞情况量化结果不精确的问题,提出一种新的碰撞风险量化模型。该模型不仅考虑距离因素,还考虑速度和外部环境等间接因素对碰撞的影响。将碰撞风险应用于力反馈避障模型中,通过主手向操作者提供虚拟力来感知环境中的障碍物,从而控制机器人避开。采用位置-速度映射搭建主从控制系统,对提出的碰撞风险量化模型和力反馈避障模型进行验证。结果表明所提出的碰撞风险模型能正确反映机器人的碰撞情况,并且操作者能根据主手提供的反馈力控制机器人避开障碍物。

针对现有的群体机器人平台存在着仅能用于验证控制方法、安装困难、接线和调试繁琐等问题,基于一体化成型思想,设计开发了一款能够方便地安装、维护和构建的一体化成型机器人,组成群体机器人平台,并且在所设计的群体机器人平台上应用最优交互避碰算法,进行了实验。实验结果表明机器人在执行任务过程中避免了碰撞,并且每一个机器人的最终位置和预定位置误差在20 cm以内(机器人尺寸大小)。这表明所设计的机器人实现了设计要求,能够降低大规模维护的人力成本,具有现实意义。

随着社会经济的发展,变电站负荷越来越重。同时,变电站检修周期进一步压缩,这就对设备可靠性检修提出了新的要求。需要精确快速搬运HMB-4型液压机构进行检修作业,对装置的搬运提出了更精确的要求。本文提出的圆盘托运小车应用在搬运HMB-4型液压机构上,该装置可实现优化现有搬运效率,模块化结构设计、装置同步升降、中心自旋转等功能,适用窄小搬运环境,提高搬运效率,杜绝了人为搬运HMB-4对人身和设备造成的伤害。

将电子驱鼠器功能与移动机器人结合起来，研制了驱鼠机器人。设计了驱鼠机器人的机械结构和驱鼠功能模块，利用单片机和红外传感器开发了具有避障和沿墙跟踪功能的机器人控制系统，并将模糊控制方法引入到机器人避障控制中。该系统结构简单、易于控制，实验证明该系统实现了预定功能。

传统的避障算法多适用于静态障碍物,且当障碍物位于机械臂末端期望轨迹上时,算法会失效,针对传统算法的不足提出了一种基于任务转化的动态避障算法。该算法通过监测机械臂各杆件与障碍物之间的最小距离变化实现末端期望轨迹跟踪运动和避障运动的任务转化,通过实时监测障碍物的位置变化完成动态避障。最后,通过三自由度平面冗余度机器臂的仿真实验,验证了该算法的有效性。仿真结果表明,该算法能够有效解决当障碍物位于机械臂末端期望轨迹上时存在的冲突问题,且能够完成动态避障。

对自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)在自动化仓储中的路径规划问题,提出基于优先级队列和加锁节点时间窗的路径寻优算法,找到运输成本最低的无冲突路径。通过创建任务的优先级队列,对任务进行优先级动态分配,能有效避免任务饥饿与死锁。利用A-Star算法启发式地为多个AGV分别搜索路径得到临时的最短路径,计算小车访问仓储节点的时间,通过动态地对时间窗进行精确计算和加锁来重置路线以避免冲突。最后通过仿真实验得出,算法在保证车辆无碰撞的条件下可使AGV路径成本最低,同时提高了任务和车辆调度的效率。

针对在危险环境下对移动机器人的运动要求，设计了一种简易的具有避障功能的小型地面移动机器人，阐述了其机构设计及其控制实现。

针对目前新疆果园旋耕作业存在的问题,设计出一种基于现有三点后悬挂动力输出旋耕机的新型果园避障旋耕机液压系统,可以实现旋耕作业时对果树和障碍物的有效避让;通过理论计算,对液压系统中各元件进行了选型,运用AMESim软件搭建了避障旋耕机液压系统的仿真模型,并对模型中各元件的参数进行了设置,通过HCD库搭建同步阀模型得到伸缩缸和调平缸速度分别为0.304 m/s和0.250 m/s,且差动连接速度为0.500 m/s,满足实际工作需求,同时验证了模型的正确性,为产品的开发和改进提供了一定的理论依据。

为实现清雪车的自动避障性能，在多功能路面清雪车的基础上对某型清雪车清雪铲液压系统进行改进设计。采用双摇杆机构与液压驱动相结合的避障方式，既能够实现弱障碍条件下的机械避障，又能够实现强障碍条件下的液压提升避障，以提高清雪车在不同道路条件下的自动避障功能。