研究机器人的正向、逆向运动学是深入机器人运动姿态控制的基础,以UR5型协作机器人为研究对象,根据DH参数对其进行运动学建模,并利用MATLAB编程比对实际位姿坐标进行仿真实验验证。利用TCP/IP协议,将机器人作为客户机进行远程控制。通过视觉图像软件对抓取物进行处理提取,对比参照物后获得控制夹爪开合的比例,从而达到自适应抓取的目的。实验表明,该策略简单可行,具有较强的工业应用性。在保障操作者工作安全之外,提高了机器人的自主性和生产稳定性,对于不同的抓取物,能够做出智能的反应。

开发自行走式缠绕包装机器人可以显著推升行业的技术进步。介绍了一种全新工作模式的自行走式缠绕包装机器人以自动导向车(Automated Guided Vehicle,AGV)安装6自由度机械臂构建移动机械臂为主体,装载包装膜固定装置、拉膜架等,实现完全的自主化缠绕包装工作。在介绍缠绕包装机器人整体结构的基础上,对移动机械臂缠绕包装典型物件的工作过程进行了分析与运动学建模;根据移动机械臂的数学模型和缠绕典型物件作业模型开发了仿真分析系统。实例计算与仿真结果表明,提出的缠绕包装机器人能够完成包装膜的缠绕包装工作,达到了设计要求。相关工作为自行走式缠绕包装机器人的实用化提供了依据。

针对目前串联型打磨机器人在打磨球面时存在刚度不足的问题,提出一种3-RSS同轴驱动布局并联机构工具型打磨机器人。同轴驱动布局是将驱动布置在同一轴线,主体由基柱和3组可以绕基柱旋转的机械臂构成,每个机械臂外接支链杆簇,3组支链杆簇与末端打磨头相连。通过构型分析、结构设计,建立同轴驱动布局打磨机器人模型,并对模型进行运动学分析,通过雅可矩阵分析奇异位置,获得打磨机器人的灵活工作空间;经过运动仿真,对比预设路径与仿真轨迹,进行运动误差分析,验证了驱动方案的可行性。研究结果为并联机构打磨机器人拓展工作空间、提高刚度提供了理论与技术支持。

提出了一种仿生马构型的四足步行机器人,以用于马术辅助治疗。其单腿系统利用凸轮连杆组合机构驱动。在论述该仿生马机器人结构与工作原理的基础上,进行了机器人的运动学建模与分析。利用环路矢量法建立各机构运动学方程,利用牛顿迭代法对非线性位移方程进行了求解。采用Matlab开发了求解机器人行走腿位移、速度、加速度运动的统一程序。通过实例计算,对采用电机等速驱动机器人产生的行走腿端点位移、加速度特性进行了分析。为后续优化机器人性能奠定了基础。

针对目前硬岩掘进施工遇到的岩爆问题,设计了一套用于替代目前人工清渣、能较好地在狭窄工作空间内进行较大范围工作的6自由度自动挖掘设备。具体设计为在传统挖掘机械的基础上增加了两段伸缩臂结构以及回转臂结构,通过对机械臂进行运动学建模设置各杆长及各关节变量。该设计克服了可操作空间狭小和对前期支撑隧道的支护工字钢的保护问题,扩展了在狭窄空间中传统挖掘装备的工作空间。文中阐述了挖掘设备整体结构以及运动学建模过程,利用蒙特卡罗法在随机数应用中的特点对此设备的工作空间进行了仿真,同时对其关节参数进行了反解求证,得出的结果符合预期关节可操作范围。该清渣装置较高地提升了清理岩爆带来的石渣的工作效率,可减少硬岩隧道掘进的施工成本。

基于新冠疫情之下消毒防疫的需求,设计一款具有减振缓冲移动底盘的消毒防疫机器人。集成紫外线和喷雾消毒功能的消毒模块可自动升降,以满足不同高度区域的消毒需求。移动底盘可完成地图构建和自主导航,消毒模块可以满足消毒彻底、不留死角和较高位置消毒的需求。分析并建立移动消毒防疫机器人速度运动模型;搭建仿真环境,得到仿真环境地图,并在该环境下进行自主导航实现。结果表明:所设计的导航系统安全、可靠,可以实现室内空间消毒的绿色

连续体机器人运动规划复杂且控制精度低是制约其深入研究和快速应用的重要难题。基于几何分析法对连续体机器人进行运动学建模研究,构建关节空间与末端笛卡尔空间的映射模型,在此基础上对其工作空间进行分析。为满足柔性检测机器人在狭小空间的快速介入和准确探测需求,提出一种基于导航路径约束的机器人运动规划方法,以连续体机器人各弯曲单元前后端点与理想轨迹间的最小距离作为目标函数,通过逆向递推的方法逐节求出各弯曲单元关节参数

为解决由于内置传感器较单一导致的机器人抓取动作不灵活、作业精度低等问题,提出一种基于多传感器的机器人夹取系统。首先采用扩展卡尔曼滤波算法融合机器人内置传感器所测量的位置、速度和角度等信息,实现机器人自身位姿检测。在此前提下,利用外置传感器完成对目标物的自动识别与定位。为增强信息的可靠性和系统的分辨能力,并根据输出信号对机器人夹取动作进行运动学建模,设定夹取系统的硬件、软件环境及传输电路后完成系统设计全过程

在医疗领域,利用医用探针台架系统对患者体内特定位置进行有效的活组织检查或药物治疗具有重要意义。简要介绍了一种自制的医用探针台架系统的组成,通过几何分析并依据运动学理论,对医用探针台架系统中的探针末端进行了运动学建模。针对探针外管、中间管和内管的5种不同运动组合形成的探针末端可达空间进行了分析,为下一步优化探针结构参数提供了基础。

连续型机械臂具有运动灵活、可适应多障碍环境、柔性关节等特点，能在有限、狭小、危险空间内作业，在复杂设备维护方面将会有极大的应用价值。当前连续性机械臂主要采用电机驱动，其末端承栽能力有限，一般小于5kg。设计一种采用液压驱动的连续型机械臂，关节间采用金属材料，并使用万向节连接。分析了其运动学模型，并搭建了实验系统验证模型正确性。