脊柱手术机器人的设计和仿真

根据手术的需要合理分配脊柱手术机器人的自由度,设计了一款七自由度的脊柱手术机器人,运用Creo设计软件建立了脊柱手术机器人的三维模型.利用MATLAB Robotics Tools建立机器人的三维运动学模型,对机器人进行运动学和轨迹仿真分析,得到脊柱手术机器人的末端位移曲线图和关节加速度曲线,并用蒙特卡洛法对脊柱手术机器人的工作空间进行仿真,仿真结果表明所设计的脊柱手术机器人运行平稳,安全可靠,可以达到脊柱手术所需要的工作空间.     

脊柱手术机器人的设计和仿真

根据手术的需要合理分配脊柱手术机器人的自由度,设计了一款七自由度的脊柱手术机器人,运用Creo设计软件建立了脊柱手术机器人的三维模型.利用MATLAB Robotics Tools建立机器人的三维运动学模型,对机器人进行运动学和轨迹仿真分析,得到脊柱手术机器人的末端位移曲线图和关节加速度曲线,并用蒙特卡洛法对脊柱手术机器人的工作空间进行仿真,仿真结果表明所设计的脊柱手术机器人运行平稳,安全可靠,可以达到脊柱手术所需要的工作空间.     

抛物线过渡的并联机器人线性轨迹规划

针对并联机器人工作空间较小,轨迹规划时易于越出工作空间范围这一不足,提出了应用直线两端加抛物线过渡实现位置和速度连续的轨迹规划方法．并通过实例和图线比较得出该方法更适合于并联机器人这类小工作空间运动规划的结论．最后说明了该方法的可靠性．     

基于微分几何法的机器人最优轨迹规划

将二自由度机器人的轨迹弧长指标视为黎曼度量,在黎曼空间内进行机器人的最佳轨迹规划.基于微分几何的方法,求出了具有此种黎曼度量的黎曼曲面上的测地线作为机器人的最佳轨迹,并进行了计算机轨迹仿真,验证了轨迹规划结果的正确性.     

基于微分几何法的机器人最优轨迹规划

将二自由度机器人的轨迹弧长指标视为黎曼度量，在黎曼空间内进行机器人的最佳轨迹规划基于微分几何的方法，求出了具有此种黎曼度量的黎曼曲面上的测地线作为机器人的最佳轨迹，并进行了计算机轨迹仿真，验证了轨迹规划结果的正确性。     

基于能量的欠驱动双臂机器人悬摆动态伺服控制

针对欠驱动双臂机器人悬摆运动时,摆臂末端对目标点或目标轨迹的跟踪问题,提出动态伺服控制策略．利用灵长类动物悬摆运动的类单摆特性,基于李亚普诺夫稳定性理论,设计了基于能量和双臂空间构型的滑模变结构切换控制律,规划系统末端的动态空间轨迹．数值仿真实验验证了所述控制策略的有效性．     

基于粒子群算法的码垛机器人时间轨迹优化研究

阐述了码垛机器人的工作路径,根据D-H参数及机器人各关节坐标变换图进行运动学正逆解。应用Matlab对机器人码垛任务进行关节空间和笛卡尔空间轨迹规划。兼顾脉动连续性和减小计算量两方面要求,应用POS优化算法,考虑运动约束,并满足最大速度约束条件下对码垛机器人一个码垛周期的3-5-3次多项式轨迹最优时间求解,解决了多项式轨迹规划阶次高,运算量大,且没有凸包性的特点。     

基于Matlab的机械手运动学分析与仿真

在Solidworks中对上下料机械手进行三维建模,运用Craig版本的D-H法来描述机器人的连杆参数和关节变量,运用代数法求解出其运动学方程,在Marlab Robotics Toolbox中运用Link函数对其建模,并对其进行正向和逆向运动学仿真,从而验证数学方程的正确性。选取一小段路径对其进行轨迹规划,得出机械手末端执行器的空间轨迹以及各关节连续平稳的位移、速度和加速度曲线,延长了机器人的使用寿命,为机械手后期的动力学分析和控制研究提供了一定的理论基础。     

基于液压驱动的拟人机器人上肢机构设计

为提高拟人机器人的集成性与负载能力,对拟人机器人上肢机械结构及其控制系统进行研究.运用CREO软件对拟人机器人上肢各主要关节进行三维模型,并完成虚拟装配.对液压驱动拟人机器人液压驱动系统实现了集成式模块化控制,液压管路布线均匀整齐.基于MATLAB软件对机器人手臂工作空间进行仿真分析,得到了机器人手臂末端执行结构的工作空间云图,并采用FluidSIM液压仿真软件对液压系统原理进行建模,验证液压系统设计的合理性.利用LabVIEW软件设计拟人机机器人上位管理界面,实现了其控制功能,为拟人机器人的设计、改进提供一定的理论基础.     

盾构隧道管片模具自动清理及脱模剂喷涂设备的研制

传统盾构隧道管片生产过程中模具的清理与脱模剂喷涂过程均依靠人工作业实现,由于人员作业水平参差不齐,使得作业的一致性始终不能有效的控制,作业质量也无法保证.设计并制作了一种管片模具自动清理及脱模剂喷涂设备,整体设备由第七轴传动系统带动工业机器人沿生产线方向移动,由工业机器人运动完成作业区域的运动覆盖,经快速转换装置连接末...     

自由飞行空间机器人的动力学控制及其仿真

基于动量守恒定律和拉格朗日方程,建立了卫星姿态不受控时自由飞行空间机器人（ＦＦＳＲ）的动力学模型,提出了位置调节与轨迹跟踪的动力学控制方法并用计算机仿真验证了所提出的控制方法的有效性。     

基于神经元PID的水下机器人自动升沉补偿液压系统设计

针对母船的升沉运动会影响到带缆遥控水下机器人的安全作业和收放功能,提出了利用液压绞车进行水下机器人自动升沉补偿的方案.设计了带缆遥控水下机器人升沉补偿液压系统,控制系统采用了神经元自适应PID控制算法.并在Matlab中进行了仿真,仿真结果表明,该系统能够较好的实现水下机器人的升沉补偿运动.     

基于仿生学的四足行走机构优化设计

提出了一种仿生的四足行走机构设计方法,将单条腿分解为驱动机构和腿机构,利用数学模型对两个机构的结合点处的运动轨迹进行拟合和优化,在此基础上进行了足端的轨迹优化及运动特性分析.结果表明,整体机构能够完成预定的设计目标,机构运动速度及加速度轨迹比较合理,对角小跑型步态整体机构的运动模拟也能够实现.     

基于仿生学的四足行走机构优化设计

提出了一种仿生的四足行走机构设计方法,将单条腿分解为驱动机构和腿机构,利用数学模型对两个机构的结合点处的运动轨迹进行拟合和优化,在此基础上进行了足端的轨迹优化及运动特性分析．结果表明,整体机构能够完成预定的设计目标,机构运动速度及加速度轨迹比较合理,对角小跑型步态整体机构的运动模拟也能够实现．     

两自由度并联机器人的RBF神经网络辨识自适应控制

针对平面两自由度五杆并联机器人的轨迹跟踪问题,提出了一种基于RBF神经网络的自适应PID控制方法.该控制方案利用RBF神经网络自适应学习辨识并联机器人系统的未知非线性动态,可以在线调整PID控制参数以实现高精度控制.仿真结果显示该控制策略可以精确实现对于并联五杆机器人的轨迹跟踪控制,该方法的自适应性和跟踪性能均优于传统的PID控制.     

新型三维椭圆振动切削装置研究

基于螺旋理论和自由与约束拓扑理论,提出了一种新型空间三自由度柔顺机构.结合螺旋理论与有限元理论,推导出了柔顺机构的整体刚度矩阵.对机构进行了模态分析,得出了前六阶固有频率和振型.根据椭圆轨迹的形成原理,将机构运用到切削加工上,设计出一种新型三维椭圆振动切削装置,分析各种参数,绘制出了切削运动轨迹图像.     

机器人空间路径规划的ACO算法特性分析

为进一步研究机器人的移动空间路径规划方法,分析蚁群算法的主要系数对路径规划的影响,根据蚁群优化算法的主要特点,对机器人的移动空间信息采用栅格法进行全局描述。对蚁群优化算法的主要系数如蚁群数量m和信息素蒸发系数ρ等进行选择,以路径长度和迭代次数为目标,仿真分析其对规划路径的长度和路径规划效率的影响,找到最佳匹配系数组。仿真结果表明:合理选择算法系数能够缩短机器人的移动空间路径规划长度,且能提高路径规划效率。     

一种箱式结构清扫臂的尺寸优化及轨迹规划

为克服工作空间受限的箱式结构不易清扫的问题,以实验室现有的气箱为清扫对象,设计了一种箱式结构清扫臂,并依据优化设计的思想,以箱式结构清扫臂的工作空间最小为优化目标,确定了基杆的最优长度和基杆与箱体壁的最优夹角;同理,在各臂转到同一条线上时,以清扫臂对各个关节的转动惯量最小为优化目标,得出各臂的最优臂长;最后,根据箱体的尺寸和结构规划了一条清扫路径,并基于路径各个部分的特点分别在关节空间和笛卡尔空间进行了轨迹规划,最终导出整条轨迹的运动学方程,以此进行运动学验证和仿真.     

基于多目标优化的高速超车轨迹规划

为保障高速超车规划过程中的安全,同时提升轨迹的舒适性,笔者提出一种基于多目标的高速超车轨迹规划算法。该算法在可行凸空间的基础上求解出高速超车边界条件,再通过安全超车策略对超车行为的可行性进行分析,随后根据建立的超车轨迹规划目标函数和舒适性优化函数对轨迹的平顺性和乘坐的舒适性等目标进行优化,并且算法实时规划轨迹直至超车行为完成。为验证该算法的有效性,利用Prescan和MATLAB/Simulink构建联合仿真平台,对所设计的两种常见超车场景进行验证分析。仿真结果表明：在匀速超车以及加速超车场景下,相较于单目标优化,经多目标优化的超车轨迹的横向位移峰值、横向加速度峰值、横摆角速度峰值、曲率峰值,以及车速峰值的优化效果都获得了提升,有效的提高了所规划超车轨迹的舒适性和安全性。     

一种集洗扫拖于一体的新型轻便垃圾清扫车

利用四杆机构曲线轨迹具有一段近似直线部分的性质,创新地设计出能够模仿人力清扫垃圾的扫地机构;并在此基础上实现了翻斗机构的创新设计,使翻斗有规律的间隙性翻转,实现对垃圾的有效转移;将二者巧妙地结合设计出一款新型轻便垃圾清扫车;仿真结果表明：该设计方案完全满足预期设计目标,可以实现大区域、混合垃圾的有效清扫.