基于2UU UPU并联机构的4足机器人设计

针对串联4足机器人负载能力低及由误差累积导致的控制精度低的问题,课题组采用2UU UPU并联机构作为4足机器人大腿基本构型,并在动平台上添加一长杆作为小腿结构设计了新型4足机器人。首先基于修正的Kutabach Grübler公式计算单腿机构的自由度并进行验证;其次利用几何关系求解该结构的逆解表达式;然后基于结构的约束条件,借助MATLAB软件求得该并联机构的工作空间;接着在SolidWorks中建立4足机器人的三维模型;最后进行4足机器人的步态规划和仿真分析。结果表明：该机构工作空间大,运动平稳,控制方便,适合作为4足机器人腿部结构。该研究在工程上有一定的实用性。     

4足机器人多步态规划与仿真

为了实现一种前膝后肘式4足机器人多步态稳定行走,课题组采用D H法对机器人进行运动学建模,求解了其运动学正解和逆解。规划了不同步态的足端轨迹和质心位置,分析了静步态和动步态下支撑相和摆动相切换序列,通过平滑关节角过渡的方法使机器人从静步态过渡到动步态。将MATLAB中规划好的关节轨迹作为ADAMS驱动输入,实现了3种步态下的连续仿真。分析了平地行走步态、越障步态和对角小跑步态下机器人运动特性。结果表明规划的3种步态有效可行,静步态和动步态衔接平滑,为驱动元件选型和步态参数优化提供了参考。     

基于RecurDyn的4旋翼摆臂式清洗机器人设计

针对爬壁机器人越障过程产生的控制复杂和过程运动不连续的问题,课题组通过引入柔性关节,在机器人本体上设计了摆臂越障机构及旋翼推力系统,并从运动学角度分析机器人攀爬障碍物时的运动机理,以及建立了机器人壁面攀爬的运动学模型,计算出机器人在不发生失效形式下,旋翼电机理论输出转矩,绘制了旋翼电机输出转矩和壁面角度变化的关系图,并利用RecurDyn软件对爬壁机器人越障过程进行运动学仿真,绘制出机器人重心高度的变化和时间关系图。结果表明：机器人旋翼推力机构的吸附性能良好,机器人能够平稳地在壁面完成爬行和越障。     

步行机器人缩放式腿机构参数的选择法

本文从机构传动性能的角度出发,对步行机(亦称步行机器人)缩放式腿机构与足的运动空间进行了分析,给出了当足的实用运动空间为最大时,机构参数的确定方法。     

基于等距廓形理论的多工位按压机构设计

为设计按钮疲劳寿命测试装置,提出一种新型多工位往复按压机构设计方案,并详细介绍了传动机构等宽凸轮一 框式滑块新的设计方法——基于等距廓形理论,采用数值解析法建立等宽凸轮机构数学模型。通过虚拟样机动力学仿 真技术验证了机构数学模型的有效性以及设计方案的可行性,为多工位按压机构未来原理样机研制提供了理论依据,具 有一定的工程应用价值。     

足球机器人挑球机构的优化设计与分析

为了使足球机器人在运动时不必绕行对方球员而将球挑起传递给己方球员,根据所建的挑球机构动力学模型,对挑球机构中的基本参量进行分析,并在Pro/E中对模型进行干涉性检验。通过对目标函数的建立,对机构的速度、加速度、位移及其挑球角度进行优化分析,确定出最佳挑球参数。这些参数对机器人结构的优化起到很好的验证性,最终使机器人的挑球性能大大提高。     

机器人码垛工作站的输送整列装置设计

为了解决机器人码垛前的输送排列问题,针对2款产品的码垛方式,进行机器人码垛工作站的布局分析,提出了 在码垛机器人之前需要设计输送整列装置。其次,开发了拉距装置、转向装置和整列推送装置,在码垛机器人抓取之前 实现产品箱的输送整列功能。最后,探讨了2款产品输送整列的工艺过程,结果表明输送整列装置在机器人码垛工作站 中具有合理性和实用性。     

新型外科手术机器人(AOBO)的机构设计及运动学分析

为了提高外科手术机器人的工作空间和手术效率,缩小机器人的操作空间和结构尺寸,以适应针对不同病人的 工作特点和手术环境。研制了一种新型的7自由度外科手术机器人( AOBO),设计了每个关节的动力机构以及专用的 手术器械。肩关节机构处通过1个谐波减速器使得整体运动更加平稳,负载能力更大;大臂和小臂采用高强度低质量的 碳纤维材质制造减少了由于臂长给电机增加的负载,同时建立了其运动学方程,仿真了机器人的工作空间。实物测试实 验表明,该外科手术机器人具有合适的工作空间和很好的动作灵活性,能够满足外科手术对于机器人的准确定位和精确 操作的要求。     

技巧球足球发射机器人设计

在信息技术赋能下,电商平台能够实现商业模式创新,即普遍连接、互动参与和服务创新;在不发达地区,这种模式表现为促进平台广泛连接农户、推动贫困群体及社会力量多方参与、形成服务创新型生态系统。以平台为核心的农村电商生态系统在吸引众多主体参与的前提下,以扶持特色产业发展为核心,协调和带动了贫困地区的可持续扶贫。结合京东“跑步鸡”案例,提出电商扶贫的基本模式：在扶贫生态系统中,平台通过资源整合,发展可持续的特色化产业,并以此构建扶贫服务支点;农户在平台协同下,通过参与产业链获取市场机会以及直接参与生态系统的价值分配,进而获得知识与技能,积累持续发展能力。     

四轴机器人控制系统设计

针对四轴机器人运动控制问题,设计开发了一套基于雷赛运动控制器和触摸屏的具有人机交互功能的四轴机器人运动控制 系统。首先采用改良D H法建立了机器人的运动学模型,并对机器人进行运动学分析,求得了机器人的正逆运动学的解。然后分析划分了机器人控制系统的功能 ,在运动控制器上开发了相应的参数设置模块、状态监测模块、文件管理模块和运动控制模块,并在触摸屏上设计了人机交互界面。最后通过分析机器人在空间 的直线运动,设计了机器人直线插补算法,并在运动控制器上开发了相应的插补运动模块。经实验验证,控制系统能够有效地对四轴机器人进行运动控制,且运 动过程平稳可靠。控制系统解决了四轴机器人的运动控制问题。     

面向高空作业采摘果实机器人设计

针对果品采摘作业的复杂性以及自动化程度低的情况,提出高空采果机器人的设计和制造。机器人采用坦克式 双履带行走驱动方式,所有的原动件安在机身上,使重心下移,保持行走稳定;手臂采用硬塑料板及铝质型材支撑多段折 叠式手臂,通过底部的3个马达绕绳实现手臂的展开与收缩;手臂顶端为1个三自由度高度灵活的夹子,可以方便地采 摘果实;夹子下方一个口袋作为收集装置。应用结果表明,文章设计的机器人具有质量轻,机身小,造价低,实用性好等 优点,能满足高空采摘作业要求。     

轮腿可变式移动机器人的结构设计

针对移动机器人在复杂多变环境下执行搜救侦察任务时机动性、越障性存在的不足,课题组提出了一种新型轮腿可变式移动机器人的设计方案。课题组通过对变径机构的设计使得机器人可以实现轮式和轮腿式2种工作模式的自如变换;采用修正的Kutzbach Grubler公式对变径机构自由度进行了分析;利用速度瞬心法对移动机器人以轮式模式工作时进行运动学求解;利用拉格朗日法建立了移动机器人的动力学模型;最后通过ADAMS软件对移动机器人进行仿真实验分析。研究结果表明：该机器人整机结构设计合理,运动平稳,具有较强的机动性与地形适应性。该研究弥补了单一运动模式的机器人在地形适应能力上的不足。     

多功能模块化居家整理机器人的结构设计

为了实现日常居住环境的智能化,课题组设计了一款基于语音识别和移动端APP控制的多功能模块化居家整理机器人。采用树莓派处理信息、下达指令,利用单片机控制的摄像头对物品进行识别,通过超声波和红外线2种测距模块实现机器人整体避障和循迹,由搭载的6轴机械臂及配套机械爪对物品进行抓取与整理。设计了该机器人的机械爪模块、升降转台、清洁模块、万向移动底盘和摩天轮置物台等结构。实物样机运行结果表明：该机器人能够有效抓取不同形状的物品,使用过程自动化程度高,环境适应性强,整理与搬运效率高。     

面向上纱机器人的末端执行器的结构设计

针对筒子纱的人工上纱效率低、劳动强度高等问题,课题组设计了面向上纱机器人的末端执行器。根据筒子纱的结构特点和上纱工艺要求,采用SolidWorks软件对末端执行器进行建模,设计具有双移动内撑式手爪、自动调节手爪间距装置及气动推纱机构的末端执行器,实现单次2个筒子纱的抓纱和推纱的上纱过程。对抓取机构建立静力学模型,通过SolidWorks软件和ANSYS软件对末端执行器的关键结构零部件进行运动学和静力学的仿真分析。仿真结果表明抓取机构的运动过程稳定,结构可靠,达到了设计要求。