摘要：提出了一种基于万向式关节的模块化自重构机器人——UBot.该机器人模块结构紧凑、刚性好、运动灵活,具有运动、重构和处理任务的能力.它由许多标准模块组成,模块均采用万向式结构的正立方体外形,具有4个可以与相邻模块连接/断开的连接面.设计了钩爪式连接机构,它可以快速可靠地与相邻模块连接/断开,该连接机构连接后具有自锁功能,节省能量.设计了模块电气系统.最后进行了连接机构和机器人运动实验,证明了UBot系统的可靠性和运动灵活性.

摘要：通过自重构机器人模块间的连接、断开和运动顺序规划,由风车形晶胞群组成的机器人构形具备通过重构实现质心变化的功能.此种运动方式与特定构形的整体协调运动存在本质区别,为了实现质心的改变,当设计运动规划策略时需要综合考虑机器人的运动路径及模块间的连接、断开和运动顺序.针对运动平面内存在障碍物这一情况,采用启发快速扩展随机树搜索方法对由风车形晶胞群组成的机器人构形的运动路径进行了规划.机器人的每一步运动利用内置的固定运动序列库实现.实验证明了启发快速扩展随机树搜索方法的高效性及可行性.

摘要：介绍了一种新型结构的适用于抑震机器人的旋转式磁流变阻尼器。基于磁流变液与磁芯材料特性,得出了适用于该种磁流变阻尼器结构的磁路设计方法,应用该方法对阻尼器进行了磁路设计,得到了阻尼器的相关机械参数与电气参数。针对阻尼器结构特点,应用有限元软件ANSYS提供的参数化设计方法,对阻尼器进行了三维电磁场分析,获得了阻尼器模型的电磁场物理量和力学性能参数,应用ANSYS的分析结果与磁流变液的本构关系,对阻尼器的力学性能进行了预估。在此基础上,研制了磁流变阻尼器及其力学性能测试系统,对阻尼器的力学性能进行了试验研究,得到了阻尼器的力矩—转速、屈服力矩—电流等力学特性,并对试验结果进行了分析,试验结果表明,所研制的磁流变阻尼器具有较理想的力学性能。

摘要：针对一种三肢体机器人的足部三维力/力矩传感器,设计了其信号采集调理电路.对传感器进行静态标定,以提高其测量精度.最后通过结合机器人在各种步态下的移动实验,检测传感器系统的工作性能.实验结果表明:传感器具有较高的测量精度,对分析并控制机器人的运动步态起到了重要作用.

摘要：为了更准确理解双足被动机器人运动的本质特征,加强模型研究对实际样机设计的指导作用,采用数值仿真和Adams验证的方法研究简单两杆直腿圆弧足被动模型.分析了该被动模型的特点并通过拉格朗日法建立了与其对应的动力学模型;根据机器人稳定行走周期步态在相平面内表现为极限环特点,通过Matlab工具给出了理想模型稳态行走仿真的详细过程,分析并得出机器人能够周期稳态行走的初值条件,运动特点和运动过程中动能、势能的分布、变化过程以及相互转化关系,同时利用Matlab的仿真结果实现Ad-ams对现实样机模型稳态行走的仿真分析,为下一步对机器人稳定性分析提供了基础,为后续研究被动机器人样机提供设计依据.

摘要：为了增强模块化机器人的灵活性,以及对其多模式运动进行更简单有效地控制,结合阵列式和串联式自重构机器人的特点,设计基于万向式关节的双自由度UBot模块,并根据两个关节之间的相互抑制关系,结合生物学的中枢模式发生器(CPG)运动控制原理,设计具有双输出的CPG网络调相运动控制器.通过调整CPG间的连接权重以及每个CPG中两组输出的关系,调解运动控制信号间的相位差值,有效地控制UBot模块化机器人的整体协调运动.应用这种控制方法控制了模块化机器人的3种运动模式:四足运动、蠕动和多节虫运动,在ADAMS仿真环境下进行了运动仿真实验,并在UBot模块化自重构平台上分别进行了3种构型的实体运动试验.实验结果验证了双输出CPG调相网络对模块化机器人运动控制的有效性和实用性.

摘要：针对仅仅依靠初始构形组成模块间的相互协调运动无法完成自重构任务这一情况,结合DL-Cube(Double L Cube)自重构机器人单元模型的结构特性,设计构建了风车形子单元,该子单元具有移动、转变模块方位、携带模块等能力.提出了基于公共拓扑的自重构规划策略,即在进行自重构之前利用分级优化机制搜索出初始构形与目标构形之间的最大公共拓扑,然后以此公共拓扑为目标构形的生长中心,同时,借助于风车形子单元移动、转变模块方位及携带模块的能力,最终实现目标构形的重构.利用仿真实验验证了上述理论的有效性和可行性.

摘要：研制了新型模块化自重构机器人DL-CubeII(Doble L CubeⅡ)系统,相对于DL-CubeⅠ系统,DL-CubeⅡ设计了一种小型旋转钩子连接/断开机构用来代替I型中采用的内平衡磁铁结构,在中转机与机器人模块之间采用更可靠的无线通讯;软件方面,提出了一种基于模块规则库和宏动作的启发式规划方法,可以对任意初始构型的机器人在复杂环境中到达指定目标质心位置进行规划。最后给出了硬件实验和几个仿真实验,验证了机器人连接机构的可靠性和自重构算法的可行性。

摘要：针对单人无法独立完成的操作任务,需要额外辅助的需求,提出并研制了一种模块化、可重构的外肢体机器人,该机器人由多个结构、功能相同的基本模块单元串联组成。为了实现模块化外肢体机器人的模块连接配置与变形重构能力,分析了基本模块单元的结构、功能需求,根据需求设计了基于舵机驱动的模块单元。每个模块单元由两个楔形子模块共轴相互转动构成,形成一个转动自由度。设计了基于磁铁吸附的机械连接机构,可以实现两个模块间的快速连接与分离;提出了双排金属触点间隔错位连接方法,保证两个模块单元间实现可靠的电气系统连接。划分了双模块串联条件下4种不同的连接方位,得出了外肢体机器人的构型配置种类与串联模块个数关系。面向具有任意模块个数、不同连接方位的外肢体机器人,建立了基于虚拟转轴的模块化外肢体机器人通用正向运动学模型。对基本模块的转动能力、承载能力、快速连接能力以及外肢体机器人在焊接过程中,辅助操作人员夹持导线、递送电话等能力进行了试验,验证了所提出的新型模块化外肢体机器人的辅助能力。

摘要：提出了一种新型双并联结构的主手构型 ,由于采用了平动与转动分离的两层并联结构 ,在保证了结构紧凑的同时 ,实现了运动空间的最大化 ,平动与转动的完全解耦特性大大减小了空间内出现奇异的可能性。另外 ,采用柔性传动方式实现了转动机构运动与驱动部件的分离 ,将所有驱动部件固定于基座 ,有效地减小了运动惯量 。