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。     

可调足式机器人腿部机构设计

为实现腿部机构足端轨迹多样化以增强足式机器人地面适应性,同时提高其运动稳定性,课题组基于曲柄摇杆和曲柄滑块机构设计了一种可调整足式机器人腿部机构。采用解析法对该机构进行了运动学分析,建立了以理想的足端轨迹为设计要求的单目标优化模型,考虑了腿部机构运动过程中的平稳性,引入了速度波动指标,以轨迹 速度为设计目标,采用NSGA Ⅱ多目标优化方法对机构进行优化,对优化结果进行了对比分析;基于多目标优化结果建立了腿部机构的足端轨迹库,并进行腿部机构多步态分析;以该腿部机构构建4足机器人三维模型,运用ADAMS对整机进行运动仿真。研究结果表明：多目标优化比单目标优化的轨迹误差增大了0.16%,而速度波动降低了5.84%;多目标优化与已有相关研究相比,速度波动幅值降低了25.44 mm/s。4足机器人三维模型仿真结果验证了可调整腿部机构的设计具有可行性。     

双足行走机器人步态与稳定性研究

双足行走机器人的步态稳定控制系统不仅系统结构复杂,而且系统耦合度较高,因此,需要机器人具有稳定性较强的步态稳定控制系统为机器人提供稳定运行的保障。文章从步态稳定控制系统的软硬件设计以及步态控制算法等方面进行了研究。利用六轴传感器检测机器人的运动状态,并提出了去除重力分量的RCG姿态解算算法作为机器人的步态控制算法。除此之外,系统的控制模式采用了主从控制模式,将系统分成了主控板和舵机控制板两大部分,在一定程度上降低了系统的耦合性,使系统的升级与维护能够更加有针对性的分开进行。最后利用模拟样机与实验样机进行了一系列实验证明了步态稳定控制系统具有有效性。     

服务机器人的双臂运动学仿真研究

目前服务机器人存在结构复杂、价格昂贵等问题,课题组设计了能满足日常服务的四自由度服务机器人的双臂。设计服务机器人双臂的主要结构：采用D H法建立各臂连杆的参考坐标系;求解了运动学的正逆解;利用MATLAB编程求解单臂的工作空间;利用MATLAB建立双臂运动仿真模型。空间轮廓运动仿真结果验证了正逆运动学求解的正确性。该双臂工作空间能满足日常服务需求。     

姿态变换护理机器人的轨迹规划与仿真

目前市场上的护理机器人存在价格昂贵、功能单一、普及率较低等问题。为实现下肢功能障碍患者坐-躺-站3种姿态间的变换,研制了一款新型姿态变换护理机器人。基于机器人的运动学分析,运用五次多项式插值法对姿态变换护理机器人的运动轨迹进行了优化,建立ADAMS虚拟样机并进行了运动学仿真,仿真表明优化后的运动轨迹合理。最后制作了机器人样机,优化后的运动轨迹能够使被护理人更舒适的进行姿态变换,提高了机器人在工作过程中的稳定性,表现出良好的性能。     

阀门喷涂机器人的轨迹规划与优化求解

为对特定阀门工件的外表自由曲面进行精确喷涂,提出以阀门外形尺寸和机器人本体结构为约束条件,对喷涂 机器人的工作空间进行了合理优化。利用MATLAB对多变量有约束非线性函数优化求解,得到了机器人主连杆杆长以 及相应的关节转角范围;对阀门进行了参数描述,并建立喷涂轨迹路径数学模型;通过基于ADAMS的虚拟样机建模、运 动仿真和MATLAB数值求解的相互协同和相互验证,得到了合理的关节角逆解。通过优化后的逆解进行仿真喷涂验证 了轨迹规划和优化求解方法的合理性。     

基于MATLAB的汽车塑料内饰件打磨路径规划仿真

为提高汽车塑料内饰件的打磨效率,注塑厂引入工业机器人打磨工作站来替代人工作业。课题组根据汽车塑料内饰件的特性,将工业机器人的打磨路径分解成若干段直线路径和曲线路径,利用课题组设计的空间直线插补与空间曲线插补相结合的插补算法,通过MATLAB平台及Robotic Toolbox工具箱进行路径插补运算和仿真。结果表明：工作站打磨运动耗时约为79 s,与人工打磨耗时约120 s相比,打磨效率提升约34%。课题组设计的插补算法能够显著地提高打磨作业效率。     

基于遗传模糊算法爬壁机器人避障仿真研究

为解决爬壁机器人壁面作业过程中的避障问题,课题组提出了基于遗传算法优化的模糊控制算法。首先,建立了爬壁机器人在壁面的运动模型,求解出机器人运动学方程;利用平面栅格的方式进行描述机器人运动路径的规划;采用遗传算法对爬壁机器人模糊避障控制进行优化,并给出具体优化步骤。利用MATLAB进行仿真实验,仿真结果表明：与遗传算法进行比较,基于遗传算法优化的模糊控制在准确避开障碍物的前提下,能够更好地跟踪起点和目标点的连线,并规划出从起始点到目标点之间更短的路径。     

XY-3-RPS混联机器人设计和运动学仿真

为实现人工骨关节表面抛光的自动化,课题组充分利用串并联机构之间的机构特性优势互补的特点,设计了一种XY 3 RPS混联人工骨关节抛光机器人,该混联机器人具有5个自由度。笔者搜索了并联机构和混联机构的工作空间;对比分析了基于正逆运动学的支链位置变化曲线;在并联机构欧拉角表示法及运动学理论的基础上建立了混联机构运动学数学模型,并利用MATLAB及ADAMS进行仿真验证。结果表明机构正逆运动学曲线吻合,运动稳定。该混联机构完全满足抛光人工骨关节表面的运动及工作范围要求。     

冗余度机器人的运动规划碰撞算法

在考虑了操作机的关节极限、自碰撞和静态障碍物的情况下,从给定的初始位形出发,发现一条到末端效应器目标位置和姿态的相连可到达路径。方法给出了机器人操作机点到点逆运动学问题求解算法,利用碰撞算法实现了冗余度机器人运动规划,仿真验证了该方法的有效性,并表明了该方法具有较大的实用价值。     

焊接机器人轨迹规划的研究现状

为了提高焊接效率、改善焊接质量的实际生产需求,对焊接机器人空间轨迹规划的方法及研究现状进行了综述, 对关节轨迹规划法和笛卡尔轨迹规划法做出了比较,指出了轨迹规划中存在的问题即如何更便捷地实现最优轨迹规划 和多种最优算法的统一,认为空间轨迹同焊接工艺参数进行联合规划将是未来研究的重点和方向。     

取档机器人路径规划的改进Dijkstra算法

档案库取档机器人在使用传统Dijkstra算法进行路径规划时,存在无法筛选出拐弯数最少、经过节点数最少的最短路径等缺 点,提出了一种改进型的Dijkstra算法。首先针对档案库平面布局建立基于拓扑法的电子地图;然后根据任务需求,建立最短路径搜索数学模型;采用Dijkstra算法 并结合深度优先遍历算法筛选出任意2个节点间的所有最短路径,并找出花费代价最小的路径。最后对改进的算法进行仿真实验,结果表明,改进后的Dijkstra算法 可以有效地提高取档机器人的运行效率,可以用最小的行驶代价到达目标点。     

食品检测咀嚼机器人灵活性分析与运动仿真

为了解决目前食品检测中检测不准确,反馈速度慢,评价不客观等问题,设计了基于Stewart平台的咀嚼仿生机 器人;介绍了咀嚼仿生机器人的工作原理;推导了机构的雅克比矩阵;分析了机构在中位时的局部灵活性;建立了仿真咀 嚼平台的虚拟样机模型;模拟了下颌简单的张合运动。仿真结果表明驱动杆的各种物理量变化曲线与人类真实咀嚼运 动比较吻合,机构的设计合理可靠。该机构能准确、快速、客观地实现食品的检测。     

基于BSO GA算法的机器人子区域覆盖路径规划

为解决传统子区域覆盖路径规划方法的环境普适性不足等问题,课题组设计了专门的头脑风暴 遗传算法BSO GA。对原始头脑风暴算法个体更新方式进行了改进,单个个体更新采用遗传算法移位、倒位和换位算子的思想,混合个体更新采用贪心交叉算子。实验结果表明：BSO GA在距离、运行时间上均优于头脑风暴算法、遗传算法、模拟退火算法和遗传 模拟退火算法;无论在普通作业环境还是特殊作业环境,该算法覆盖率均能达到100%,且没有路径交叉及重复现象,能够较好地完成覆盖任务。     

试谈计算机模拟方法在编制财务计划中的应用

在编制财务计划过程中,不仅仅是数据的书面化,更重要的是使企业资源获得最佳生产率和获利率。影响财务计划的因素较多,它们之间关系错综复杂,并且又具有随机性,采用计算机模拟方法编制财务计划能够适应这种特点。随着计算机内存储量增大,财务人员素质不断提高,计算机模拟方法必定在财务计划中广泛应用,必定能给企业带来巨大效益。