摘要：在两轮轮式机器人运动学特性以及直流电机系统的实际响应特性的基础上,分析了实际机器人的各个子系统。根据两轮机器人运动学特性建立了机器人运动模块,采用简化了的直流电机系统模型建立了电机及驱动模块,建立了给定限幅模块。这些模块构成了完整的带双闭环驱动直流电机系统的两轮机器人运动仿真系统。以RoboCup足球机器人系统作为验证平台,将提出的仿真系统、只采用理想运动学模型的仿真系统、带有二阶电机系统模型的仿真系统和实际系统四者的运行结果进行了对比。实验表明提出的仿真系统能更为有效地反映实际系统的运行情况,可以用于实际系统控制算法的仿真设计。

摘要：码垛机器人常用于焊接、喷涂、上下料、装配和码垛等工艺,可以提高劳动生产率和保证产品质量。针对现有的重载码垛机器人,使用D-H法构建其运动学方程并利用MATLAB解算其工作空间。联合使用ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems,机械系统动力学自动分析)和ANSYS Workbench,分别对重载码垛机器人零部件和整机进行瞬态动力学仿真,得到机器人各零部件所受的应力、应变以及机器人末端变形量等,并将其与试验数据对比,以验证仿真方法的可靠性和准确性。结合响应面法和拓扑法对重载码垛机器人结构进行联合优化,获得其结构的轻量化设计方法。研究表明该方法适用于各类关节型机器人的轻量化设计,可进一步降低机器人的材料、电机和减速器的成本。

摘要：为了提高移动机器人的越障性能,实现其自主越障,设计了一种轮-履-腿复合仿生机器人,并对其进行步态规划和越障性能分析。首先,以海龟为仿生对象,通过分析其身体结构和稳定机理,设计了机器人的轮-履-腿复合式移动机构和二自由度支腿结构;同时,基于该机器人的结构特征,利用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立了坐标系并求解了其支腿的运动学方程。然后,通过观察海龟的爬行过程,将其单个爬行步态周期内的动作分解成放腿、爬行、抬腿和摆腿,并结合运动学模型对机器人进行步态规划,提出了4种仿海龟爬行步态。接着,以机器人的四腿爬行步态为例,利用静力学方法分析了其支腿关节的受力情况,而后通过分析机器人跨越壕沟和攀越台阶的过程,以最大跨越壕沟宽度和攀越台阶高度为指标对其越障性能进行了评价。最后,制作了机器人实验样机,开展了步态实验和越障实验。实验结果表明,该机器人可以利用4种仿海龟爬行步态实现横向移动、纵向移动和原地旋转,且具有很好的越障性能和稳定性;机器人能跨越最大宽度为434 mm的壕沟,攀越最大高度为175 mm的台阶。实验结果进一步验证了所设计的仿海龟机械结构可行,所规划的仿海龟爬行步态合理,以及所建立的越障理论模型正确。研究结果可为移动机器人的结构优化和越障性能提升提供借鉴。

摘要：通过建立机械手的运动学方程,结合机械手在实际工作环境中的位置坐标参数与需要搬运物件的位置坐标,代入求解方程,得到机械手末端执行器位姿与各关节变量之间的关系。运用大型工程软件UG NX8.0对机械手进行建模与仿真,分析结构设计与工作流程设计的合理性。仿真结果显示:机械手工作可达范围满足设计要求,末端执行器在初始位置、物件初始位置、物件目标位置时的位姿与预期值相符,末端执行器速度与过载变化情况均在设计要求范围内。机械手运动方程建立与求解正确,运动动作合理,机械手机构方案可满足设计要求。

摘要：针对Stewart平台传统结构优化设计中,存在的设计过程低效、优化方案不全面以及优化结果不直观等问题,在深入分析Stewart平台运动特性的基础上,建立平台的运动学方程,并通过仿真技术求解出平台的可达工作空间以及灵活工作空间。文中将多目标蚁狮(MOALO)算法应用于Stewart平台的结构优化设计,以雅可比矩阵条件数以及可用操作度为优化目标,通过仿真软件得到多组优化解,即帕雷托优化解集;以用作运动模拟器的Stewart平台为例进行具体的优化设计分析,通过对灵活工作空间体积占比的求解,验证了该算法的有效性和可行性。在Stewart平台的结构优化设计中,MOALO算法相较进化遗传算法、多目标粒子群算法等,在多目标优化问题上具有更好的收敛性和覆盖性,更符合实际多目标优化工程设计。

摘要：针对老年人独处晾晒衣物困难的问题,基于人机协作的特点及要求,研究设计一种悬挂式协作机器人,其主要由机械臂和末端手爪等部件组成,机械臂由两关节构成,采用Matlab软件求解协作机器人的运动空间云图;基于指数积公式,求解悬挂协作机器人的运动学方程;依据机器人的工作流程,采用UG软件对其进行运动仿真分析,求解其位移和加速度随时间的变化规律;最后,采用PLC对其进行控制研究,获取机器人的控制信号,为协作机器人的设计研究提供一种理论基础。

摘要：为增强探测车执行任务过程中的越障能力及地面适应能力,笔者提出了一种新型轮履复合式越障移动系统。首先对移动系统结构进行了分析,进而对差速平衡机构及前履带轮结构进行了设计,将两承重轮支承连杆及履带轮悬架之间设计平行四边形机构。其次,建立了探测车三维运动学模型,并推出了探测车车体速度与车轮速度之间的运动关系,提供了获得探测车越障过程中位置和方位的方法。最后对探测车在不平路面行进过程进行了运动仿真,验证了新型轮履复合式移动系统的地面适应能力及其运动特性。

摘要：对无人机避开障碍物这一热点问题展开了研究。在极坐标系下,基于无人机与障碍物之间的几何关系,建立了无人机与障碍物之间的运动学方程。通过设计滑模变结构有限时间收敛制导律,使连接无人机与避障点的视线角速率快速收敛到零,相对速度方向收敛到期望的避障方向,保证了无人机能够顺利避开运动障碍物。通过有限时间收敛分析,得到了相对速度收敛到期望的避障方向时间与制导律参数的表达式。通过选择合适的参数,可使收敛时间小于到达避障点的时间,保证了避障的完成,也确定了制导律参数的取值范围。最后对设计的避障算法进行了仿真,仿真结果验证了算法的有效性。

摘要：结合加工中心机床的复杂工序 ,分析数控加工过程中 ,刀位与 6-PSS并联六杆机构的运动联系 ,利用机构等同性条件 ,推导出显式形式的机床运动学方程和速度雅可比矩阵 ,并得出对于不同类型的数控加工 ,其运动学模型具有相似形式的结论。

摘要：近几年来,快递公司对物流装备技术的依赖日渐增长,自动化分拣等装置在物流企业中迅速普及,但在供包环节无论是半自动化还是自动化作业中仍以人工上包为主,供包效率低、人力成本居高不下。因此,针对物流行业供包环节,设计一款能够实现无人供包的装置具有较大的工程应用价值。在查阅大量资料的基础上,确定方案的可行性并采用SolidWorks软件进行三维建模,针对无人供包装置中的全向轮平台,以单个全向轮模块为研究对象进行分析,建立运动学方程,分析无人供包装置的运动特性。采用SolidWorks motion软件仿真工具对货物在全向轮平台进行运动仿真分析,采用ANSYS Workbench对单个模块进行模态分析,通过对全向轮的各阶模态固有频率分析,避免共振影响。最后,制作出基于全向轮的无人供包装置的试验样机。