针对遥操作技术在连续体机器人应用中存在可移动性差、环境适应能力低与价格高昂等问题,提出一种连续体机器人主从控制方案。在常曲率圆弧假设下基于几何分析法建立连续体机器人的运动学模型,并在MATLAB软件中采用蒙特卡罗法对其工作空间进行仿真分析;建立主手关节空间与从手关节空间之间的映射模型,并提出一种基于主从映射模型的连续体机器人控制方法;最后搭建连续体机器人样机平台,分别通过运动控制实验、主从跟随实验和模拟管道通过实验对建立的运动学模型和主从控制方法进行验证。实验结果表明连续体机器人具有较好的轨迹控制性能,验证了主从控制方法的有效性和准确性,满足了连续体机器人在管道内检测过弯的控制需求。

连续体机器人是一种灵活度高、柔顺性强的新型仿生柔性机器人,在狭小或者障碍物较多的工作空间中可以很好地替代传统机器人完成各种任务。针对连续体机器人在狭小空间内的精准控制,提出了基于视觉和惯导传感器融合的多臂连续体机器人形状检测方法,构建多臂连续体机器人形状检测系统,实验研究结果表明,该检测方法可有效实现多个连续体形状的同时检测。

为了解决连续体机器人运动学建模的难题并实现机器人的位姿控制,以自行研制的一种仿象鼻型气动连续体机器人为例,先忽略机器人自重和负载,做出连续体构节变形后其中心线上各部分曲率保持一致的假设,通过推导,得到了连续体构节变形参数(s、k、φ)与构节长度(l1、l2、l3)之间的关系表达式。将连续体构节离散为关节变量,参考D-H法建立了该机器人的运动学模型,设计了机器人的气动系统并对机器人进行运动数据采集。将实际采集数据代入上述模型中来确定模型参数,在一定程度上弥补了因忽略机器人自重和负载而产生的模型误差,提高了运动控制精度。机器人的抓取实验结果表明按实际采集数据确定参数的常曲率运动模型,可以应用于连续体机器人的位姿控制;对比机器人末端的仿真计算轨迹和实际轨迹,得到最大运动误差为6.3 cm,误差主要来源于系统...

针对连续体机器人控制实时性低、稳定性差的问题,提出一种基于EtherCAT的连续体机器人主从站控制系统。主站使用开源协议栈SOEM,运行在移植了实时内核Xenomai的Linux操作系统上,并且设计了AX58100(从站控制器)+STM32F407(从站微处理器)的从站控制板,完成了从站控制板的硬件设计和软件设计。搭建控制系统测试平台,进行主从站的任务调度测试和实时性测试。结果显示:主站的最大调度延时为27.367μs,系统的发送周期为1055μs,通信抖动为上下浮动10μs,表明主、从站具

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