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。

针对精密柔性工作台多自由度高精度运动的需求,设计了一种采用柔性并联构型和压电陶瓷驱动的三自由度定位平台,通过建立的伪刚体模型进行运动学正解分析,并引入修正系数消除长杆柔性及柔性铰链中心偏移对工作台位移输出的影响,进一步提高了所建数学模型的精确度.利用有限元分析工具仿真了所设计的定位工作台的性能,确定了该工作台的修正系数矩阵,最终仿真试验验证了所建运动学模型的正确性.

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

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。

对6绳索6自由度绳索牵引式并联机器人的误差进行了分析,基于其次矩阵变换法建立了机器人运动学,根据运动学逆解建立了误差模型,得出机器人结构误差以及绳索长度误差和末端执行器运动误差之间的关系,发现运动误差很大程度上是由绳索长度误差引起的,鉴于绳索长度误差不易测量,基于BP神经网络设计了一种绳索长度预测算法,最后介绍了一种末端执行器运动误差补偿方法。仿真结果表明,误差补偿后的运动误差明显小于误差补偿前的运动误差,验证了误差分析和补偿方法的可行性。

文章以虚拟演播室用摄影机器人为研究对象,根据演播室或舞台实际需求,通过对D-H法的改进,提出了对于摄影机器人工作末端的新分析方法。将工作末端扩展到整个拍摄空间,从二维图像中提取三维坐标。依据这一分析方法,完成了一种新的控制算法。运用MATLAB编程运算求解,且对这一算法进行了试验,验证了其正确性,满足了摄影机器人使用的特殊要求。

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。