摘要：串联6自由度工业机器人是工业自动化的核心装备,因此,讲授其工作原理的机器人学课程是众多机器人相关专业的核心课程之一.当前的机器人学课程存在工业机器人控制系统封闭,无法支持底层控制算法开发测试的问题.此外,单纯地对机器人控制算法进行计算机仿真也存在着不够直观感性的问题.本文介绍了一种采用工业机器人硬件本体,并基于Matlab/Simulink软件建模和自动代码生成,进行开放式机器人学算法验证的教学系统,最后以机器人倒立摆控制的验证与实现为例,介绍了教学系统的具体应用,证明了开放式机器人教学系统具有教学适用性、开放性、可扩展性和友好的人机交互等特性,在培养学生设计、开发和验证机器人控制算法方面有着积极的意义.

摘要：半导体智能制造涉及的学科技术较多,其中运动规划和柔顺控制是半导体智能机器人技术研究的基础和重点。针对新松公司自主研发的MAG8真空机械手的特殊工作环境、晶圆易脱落等问题,完成了机械手的运动规划与柔顺控制研究。首先对其机械结构和运动方式进行了简要的介绍,可实现双臂的升降、旋转、伸缩动作,其次提出了Modify Denavit Hartenber法分析运动规划,建立了直驱型真空机械手上升轴和伸缩轴各连杆运动关系描述模型。再此,分析了直驱型真空机械手机械传动结构关系,采用牛顿-欧拉法计算各个关节力矩值解决了机械手柔顺控制问题,建立了用于分析各个关节力矩传递关系方程。经过对真空机械手进行仿真结果分析实验,验证了正、逆运动学过程的有效性。齐次变换矩阵可以实现MAG8运动部件以及大多数工业机器人的坐标变换,可用于MAG8的轨迹规划。对理论力矩值和这里所提出方法的实际力矩值进行对比,为进一步为柔顺控制的物理平台作业奠定了基础。

摘要：以空间捕获平台(操控星)捕获目标星后形成的组合体为研究对象。组合体在拖曳离轨过程中会产生面内角度摆动和沿系绳方向的振动。为了研究抑制沿系绳方向的振动控制策略,建立了在切向恒定推力(由操控星喷气产生)的作用下空间绳系组合体的动力学模型。在假设角度摆动得到很好抑制的前提下,对组合体的沿系绳方向的振动控制问题提出一种时间最短以及能耗最小的最优控制策略。利用设计的张力控制机构和12自由度运动模拟器进行地面仿真实验,实验证明张力控制机构对张力指令具有很好的跟随性能。同时实验也表明提出的最优控制策略对沿系绳方向的振动具有很好的抑制作用。

摘要：为提高移动机器人在复杂地形环境中的越障性能,提出一种被动式越障的六轮摇臂移动机器人。针对爬台阶问题对机器人的越障性能进行研究,从几何条件分析得到机器人不发生底盘托底现象时结构参数与越障高度之间的关系,并分析机器人的关键越障过程,建立了前轮、中轮、后轮的越障动力学模型,根据动力学模型分析机器人速度、加速度、附着系数以及重心位置等因素对轮毂电机输出转矩的影响。基于样机实验与ADAMS仿真软件验证了机器人的通过能力,并得到了机器人轮毂电机的输出转矩曲线,指导电机选型。研究结果表明,针对爬台阶问题,该机器人具有良好的通过能力,为提高机器人在复杂地形中的越障性能提供了设计参考。

摘要：针对水下机器人推进系统的在线监测,提出一种具有在线学习能力的推进系统故障诊断方法。通过分析相关性的变化趋势,在线估计推进系统的时延。利用作业过程中采集的数据,对控制量与转速之间的关系进行在线建模。为提高建模精度,采用粒子群算法,对模型阶次和建模数据量进行在线优化。为适应作业过程中环境和系统自身状态的变化,设计了模型在线更新机制。基于该在线更新机制,提出一种不依赖传统阈值的自适应故障检测方法。通过海上试验数据和水池测试,验证了所提出算法的有效性。

摘要：为实现四足机器人在平面上稳定、连续行走的行走,避免出现打滑、冲击等现象,提出一种基于walk步态零冲击足端轨迹规划方法。首先运用DH算法推导出单腿的运动学方程。然后采用直线规划支撑腿时足端的运动轨迹,五次曲线规划摆动腿在水平方向上的足端轨迹,摆线规划摆动腿在竖直方向上的足端轨迹。以静态稳定裕度为评价指标,评价了四足机器人在连续行走过程中的稳定性。最后进行仿真实验,实验结果表明,四足机器人可以在水平面上稳定、连续的行走,验证了算法的正确性。

摘要：本文根据无人水面艇(USV)回收自主水下机器人AUV需求,设计了一款V型拖曳装置(V型翼)。通过STAR-CCM+流体仿真分析软件,在航速3 kn情况下,采用空间拘束法求解了V型翼的部分水动力系数,建立了V型翼水动力模型,并进行运动稳定性分析。外场试验数据分析结果显示,稳定拖曳状态下,舵角和V型翼纵倾角具有响应关系,对其进行公式推导,将计算值与实测数据进行对比,两者吻合程度较好。

摘要：脉冲神经网络(SNN)采用脉冲序列表征和传递信息,与传统人工神经网络相比更具有生物可解释性,但典型SNN的特征提取能力受到其结构限制,对于图像数据等多分类任务的识别准确率不高,不能与卷积神经网络相媲美。为此提出一种新型的自适应编码脉冲神经网络(SCSNN),将CNN的特征提取能力与SNN的生物可解释性结合起来,采用生物神经元动态脉冲触发特性构建网络结构,并设计了一种新的替代梯度反向传播方法直接训练网络参数。所提出的SCSNN分别在MNIST和Fashion-MNIST数据集进行验证,取得较好的识别结果,在MNIST数据集上准确率达到了99.62%,在Fashion-MNIST数据集上准确率达到了93.52%,验证了其有效性。

摘要：仿生六足机器人稳定性好、灵活度高在众多领域得到了使用。为实现对六足机器人的运动控制和性能分析,通过构建机器人D-H连杆坐标系结合机械结构参数,确定了运动学正解、逆解表达式;设计可修改参数的机器人行走参考步态,引入了控制机体保持水平的姿态控制和适应不平整地形的腿着陆控制。以MATLAB的Simulink作为仿真环境,构建机器人模型,完成运动仿真,并对测量到的运动数据和腿部关节输出力矩进行分析。其结果表明,机器人能够跟随所设计步态生成的轨迹连续稳定行走,使用基于模型设计的方法,验证了所提算法的正确性和可行性,最后得到了腿部各关节力矩分布,为后续六足机器人设计与运动控制提供参考。

摘要：现有虚拟现实工厂只能依靠头戴式显示器和手柄进行单向的视、听觉虚拟操作,难以进行双向的沉浸式触觉交互。针对此问题,采用力反馈控制器设计了一种力触觉增强的虚拟现实工厂系统。以Unity3D为基础,采用3DMax对工厂内多类型工具和零部件进行三维视觉建模,并通过反射探针、光照探针等组件进行立体化视觉增强。在此基础上,为虚拟空间物体增加刚体、碰撞体、关节等组件,建立虚拟空间的触觉反馈模型,实现了力反馈控制器与虚拟空间物体的实时触觉交互。实验表明:系统可提供重力、摩擦力、恒力等多种力触觉感知,支持对20余种工具、零部件的触摸、抓取等触感操作,能感受模型、轮廓以及质量等物理属性,实现了虚拟工厂中“视触听”多维立体化的沉浸式操作。