实现移动机器人的同步定位与建图（SLAM）是实现移动机器人真正意义上自主导航的关键。越来越多的研究者开始关注基于机器视觉的SLAM技术，这是因为它具有丰富的信息和低廉的价格。针对传统的室内环境下的3D SLAM存在实时性差、鲁棒性低等问题，提出了一种改进的RGB-D SLAM算法，利用主成分分析法（PCA）对特征描述子进行降维处理，以加快图像匹配的速度。同时针对RGB-D SLAM过程中平移和旋转较慢这一特征，提出了一种将图像区域分块匹配的方法，提高了特征点匹配的效率，降低了误匹配率。同时限制所划分的区域内的特征点数目，使得提取到的图像特征更均匀。为了克服原始RGB-D SLAM的效率不佳问题，采用了RTAB-MAP来实现RGB-D SLAM。在后端，g2o用于机器人的轨迹和全局地图优化。

为了提高液压机械臂的人机物理接触安全性,本文提出一种基于碰撞检测算法的柔顺性评价方法,首先设计了一种动量偏差观测器用于在无外加传感器的条件下间接获取碰撞力,然后借助机械臂碰撞仿真系统对动量偏差观测器的有效性进行验证,最后建立了外力矩观测值与机械臂柔顺性相关参数的多元非线性回归模型。结果表明,通过动量偏差观测器能够准确观测机械臂碰撞力的变化情况,且外力矩观测值与机械臂柔顺性相关参数之间存在明显的函数拟合关系,利用其可对液压机械臂柔顺性进行有效评价。

为了提高输出力矩较大的液压机械臂类机器人的人机物理接触安全性,本文设计了一种液压伺服被动柔顺关节,首先介绍了该关节的结构、基本工作原理及液压控制系统动力学模型,然后借助MATLAB/Simulink工具箱建立关节系统模型并进行碰撞仿真实验,还通过模拟实验优化了相关参数。模拟结果表明,液压伺服被动柔顺关节具有良好的柔顺性,能够迅速对意外碰撞进行位置反馈调节。

本文引入非接触阻抗控制理论对间接自适应阻抗控制进行改进从而获得非接触自适应阻抗控制。借助MATLAB/simulink仿真平台,将非接触自适应阻抗控制作为液压机械臂的主动柔顺控制并与关节的被动柔顺控制相结合,从而实现对关节的主、被动联合柔顺控制。仿真结果表明,主、被动联合柔顺控制效果较理想,可使机械臂在与环境接触时兼具较好的运动性能与较高的安全性能。

为满足液压机械臂工作时输出高刚度,碰撞时变刚度实现柔顺性,让机器人在不同工作条件和场景下具有相应的柔顺性,设计了一种兼具阀控泄漏量和浮动位的液压伺服柔驱机构。首先,介绍该关节结构和变刚度原理;其次,利用Amesim建立其动态仿真模型,确定阀控泄漏量和浮动位半径范围;然后,利用MATLAB/Simulink建立其刚度仿真模型,分析单个因素与关节变刚度的关系;最后,基于MATLAB拟合关节刚度多元非线性回归方程,并通过程序实现刚度初始散点和拟合四维曲线对比图。仿真结果表明:在保证较好的动态特性时,该柔驱机构刚度能在较宽范围内连续可调。

以液压摆动油缸叶片密封为研究对象,基于断裂力学理论,建立叶片密封疲劳寿命预测公式;采用Mooney-Rivlin本构模型表征密封件的力学行为,利用ABAQUS对密封件进行仿真分析,研究预压缩率和工作油压对叶片密封疲劳失效寿命的影响;应用疲劳... 展开更多

为了提高液压机械臂的人机物理接触安全性,本文基于液压转角自伺服柔顺关节构建液压机械臂模型,通过仿真模拟研究了机械臂与外界发生意外碰撞及主动接触时的主动柔顺控制。模拟结果表明,当机械臂与环境发生意外碰撞时,借助所改进的阻抗控制策略,机械臂可以快速逃离碰撞物并与碰撞物保持一个安全的接触力值;当机械臂对未知环境进行力控任务时,采用变阻尼阻抗控制可以实现零稳态误差、低过冲和快速上升的力响应。

提出的一种STEDF的可视图建模方法,可有效的提高环境模型建模效率,并且使移动机器人在路径规划的算法更加高效。在环境模型中通过删减融合一些不必要障碍物的手段,利用机器人所在的起始点、目标点和障碍物之间的关系,在不对路径规划的结果有影响的情况下建立一种极大程度下减少可视边的可视图。该方法在前期的环境建模中由于可视边是移动机器人的路径的原因,所以节约了很多环境建模的时间。根据有效的仿真结果可知,这里的方法极大程度的使路径规划算法的速率在原来的基础上取得了非常大的进步。

改良新型旋转液压伺服关节，设计了基于此关节的回转及摆动模块，为了便于分析，由这两种模块组成六自由度旋转液压伺服机器人构型，并针对六自由度旋转液压伺服机器人多种构型正逆运动学统一求解难，利用局部指数积方法和遗传算法相结合建立六自由度旋转液压伺服机器人多种构型正逆运动学统一求解方法，绘出适应度函数、最优末端位置和姿态差函数曲线图，并列出数据和表格，证明此种方法对六自由度旋转液压伺服机器人多种构型正逆运动学统一求解具有可行性，同时能为其他可重构模块化机器人提供借鉴。

为了研究旋转液压伺服关节自伺服特性和内部流场的瞬时流动情况，利用Fluent软件中的动网格和UDF技术对其内部流场进行了动态数值模拟，并分析了其内部流场中的压力、流速及叶片受力的瞬时变化规律。结果表明：该模拟方法突破了以往CFD稳态模拟的局限，更能真实地模拟出关节内部流场的瞬时变化情况，为关节优化设计提供了理论依据。通过分析可知该关节具有较好的自伺服特性，能在负载力矩为100 N＆#183;m情况下，完成对阀芯输入信号的快速跟随。