一种内窥式搜索机器人的设计与运动学分析
从搜索服务的灵活性角度出发,设计了一款具有柔性骨架通过拉线驱动的搜索机器人。以实现机器人的末端导向控制为目的,研究搜索机器人导向末端的运动学特征,提出了一种基于恒定曲率假设的运动学建模方法;该方法基于旋量理论得到了机器人导向末端的正向运动学中关节空间到工作空间的映射,基于导向末端固有的几何属性得到了驱动空间到关节空间的映射以及全局的逆运动学映射。然后,给出了导向末端工作空间分析及空间轨迹规划仿真算例;接着通过实验和仿真结果对比,进一步验证了运动学算法的有效性和机器人前端的导向能力。最后,机器人通过穿越模拟的三维废墟狭小通道验证了其适应性和搜索能力。
蛇形空间机械臂单个2-DOF关节的运动学标定
绳索驱动的分段式蛇形空间机械臂通常具有相同结构的模块化关节,能够在狭小空间中灵巧操作,其精度是制约机器人发展的主要因素。为了提高蛇形空间机械臂的位置精度,指导蛇形空间机械臂的精度设计,以单个2-DOF关节为对象,提出一种正则化的运动学标定方法。首先,对具有多重映射关系的2-DOF关节的运动学进行分析,通过矩阵全微分理论建立包含所有几何误差参数的误差模型。然后,对2-DOF关节各部件的所有误差源进行灵敏度分析,依据3σ原则和理想的位置精度设计指标指导各部件的公差设计。最后,考虑所有的制造和装配误差,采用正则化方法对2-DOF关节进行误差辨识,用于补偿控制器中的名义运动学模型。结果表明,经过修正后的运动学模型的位置精度提高了50%,验证了运动学标定的有效性。
材料试验机测控系统关键技术的研究与实现
简要介绍了材料试验机测控系统的组成和工作原理,分析了系统设计中的几个关键问题;对于如何满足系统的强实时性要求,如何进行测试数据的在线处理,如何实现程控自动测试,提出了有效的解决方案,总结出材料试验机测控系统软件的通用模块化结构;该系统在实际应用中取得了良好的效果.
基于Java的材料试验机测控软件的设计研究
介绍了使用Java开发平台开发的材料试验机测控系统软件的关键技术.该测控系统软件响应速度快,其具有数据显示、分析处理、保存、文件导入、安全报警以及远程通信控制等多种功能,并且具有可扩展性和可移植性.
微型扑翼飞行器动力学模型参数的灵敏度分析
提出了一种针对动力学模型运动和几何参数的全局灵敏度分析方法。运用叶素法建立微型扑翼飞行器悬停状态的非线性动力学模型,通过挑选因子和定性分析来确定动力学模型中的主要参数,利用Sobol全局灵敏度分析方法对运动参数和几何参数进行灵敏度分析。结果显示,在参数取值范围内,运动参数中的全局灵敏度大小为:扑动频率>扑动角>攻角;几何参数中的全局灵敏度大小为:展弦比>一阶半径距。通过对动力学模型几何参数排的气动灵敏分析,为微型扑翼飞行器的动力学优化设计提供了依据。
六腿滚动式奔跑机器人的建模与跟踪控制
针对欠驱动非完整约束六腿滚动式奔跑机器人,进行动力学建模与跟踪控制器设计。根据机器人的结构特点,采用拉格朗日法在俯仰和横滚2个方向上分别建立动力学模型,把动力学模型转化为规范形;以驱动电机力矩作为控制输入,为提高轨迹跟踪控制精度,在俯仰方向上基于HJI理论设计滑模鲁棒控制器。在横滚方向上,为提高系统的鲁棒性,设计反步滑模控制器,并利用Lyapunov函数证明闭环系统的稳定性;通过MATLAB进行仿真实验。结果表明:所提方法具有可行性。
一种新型磁吸附履带式攀附机构的设计与试验
针对传统磁吸附攀爬机器人攀附力较小、带载能力差的问题,研究高攀附力/自重比磁吸附履带式攀附机构的设计与制造方法。提出一种新型磁吸附履带结构设计方案,研制攀附机构样机并进行性能测试研究。基于ANSYS有限元分析,对比分析4种Halbach磁铁阵列单元的最佳组合模式,实现了轻量化设计的攀附机构,有效提高了磁铁阵列单元的吸附力与自重比。为了实现磁铁阵列在攀爬机器人系统中的应用,融合链条传动和同步带传动方式,设计一种履带式攀附机构,并将它用于磁吸附攀爬机器人系统,完成了垂直攀爬和倒置攀爬运动,最大吸附力/自重比可达2.54。
基于EtherCAT的连续体机器人主从站设计
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
单腿跳跃机器人的被动周期运动研究
单腿跳跃机器人系统是一个非线性系统,其是否存在被动周期运动,关系着单腿跳跃机器人是否能以最小能耗实现跳跃运动。文中采用Brute-force方法研究了最简跳跃机器人模型的被动周期运动,但Brute-force方法的最大一个缺点就是其初始条件是手动修改,这种手动修改初始条件的方法具有盲目性,即经过无数次的尝试,才能找到满意的初始条件,效率低下。文中最后提出设想,如果在确定初始条件前采用优化方法,找到合适的初始条件,那么就可以提高效率,避免了盲目性。
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