以石油输送管道焊接作业需求,提出一种用于管道外壁爬行的新型轮式机器人行走机构,能够躲避管道下方支撑柱、管道过弯。采用水平布置的全向轮和预紧弹簧组成的悬挂机构,过弯时弹簧适应弯道轮廓;机器人几何中心竖直安装了全向轮,行走时进行动态姿态调整。根据三维模型制作了物理实验样机,通过手动单轴电机控制实验证明了结构的可行性,同时得出机器人通过管道弯道的条件,即行走速度保持在0.4m/s以上,通过惯性越过焊缝,并修正碰撞后姿态,几何中心全向轮持续转动保持平衡。仿真分析了机器人全向轮和焊缝碰撞后的姿态及补偿修正问题,构件模型验证了实验中提高爬行速度机器人通过焊缝现象。

针对核电站水下检修过程中水池内设备多、空间小、检修过程中空间受限、检修工作难度大等一系列问题,文中对全方位移动平台的轮系结构和运动方式进行了分析,在此基础上研究了一种适用于核电水下检修的全方位移动平台。经过多项试验,全方位移动平台满足核电水下检修的需求,为核电水下检修提供了保障。

全方位移动式机器人是机器人领域的一个重要分支。在对北京冬奥会仿冰壶火炬传递机器人的全向移动平台设计过程中,以麦克纳姆轮和OMIN全向轮为研究对象,通过建立全向轮运动学模型,对两种类型全向轮的运动特性及布局结果进行对比分析,优化了全移动平台的全向轮结构布局,根据电动机矢量控制理论,通过大量实验测试和不断优化,最终火炬传递机器人按照预设轨迹顺利了完成了冬奥会火炬的传递。

针对柴油发电动机组、降湿机组等重型设备转运安装受场地条件限制,不适宜起重吊装设备使用的现状,设计了基于全向轮驱动的重型设备转运安装平台,研究确定了液压泵站、油缸、行走机构、全向轮、调整装置、升降装置及卡具的规格型号、连接方式、安装形式等,同时完成了结构设计计算。该平台可实现重型设备在狭小空间条件下的快速装载、转运、就位及找平找正,提高设备转运安装自动化程度,降低安全隐患,提高施工效率。

家庭服务机器人控制系统研究的一个最重要的问题是如何实现车体的运动控制精度并形成闭环控制系统。针对家庭服务机器人所处的室内环境，家具摆放没有规律，要求家庭服务机器人的车体运动控制系统必须要有较高的灵活性与快速响应性，设计了基于ARM Cotex-M3为核心控制器的家庭服务机器人车体运动控制系统。家庭服务机器人车体运动控制系统由软件和硬件2部分组成。硬件包括车体、机械臂以及STM32f103vet6芯片作为控制系统核心硬件；软件包括视觉循迹、语音控制、串口通讯，主要是为了给下位机硬件发送控制指令。家庭服务机器人车体控制系统可以实现家庭服务机器人运动灵活性、快速响应性、以及控制准确性。