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三维蛇形机器人巡视者Ⅱ的开发

机械工程学报 2009年第5期45卷 128-133页

作者：叶长龙马书根李斌王越超中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 沈阳航空工业学院机电工程学院沈阳110136 立命馆大学科学与工程学院日本京都525-8577

蛇形机器人具有比传统移动机器人更强的运动能力,为实现机器人的三维运动而开发的蛇形机器人巡视者II是一个具有强驱动力和高机动性的三维蛇形机器人。它由具有3自由度的模块化单元组成,该单元具有俯仰、偏航和回转3自由度,单元的俯仰... 详细信息

蛇形机器人具有比传统移动机器人更强的运动能力,为实现机器人的三维运动而开发的蛇形机器人巡视者II是一个具有强驱动力和高机动性的三维蛇形机器人。它由具有3自由度的模块化单元组成,该单元具有俯仰、偏航和回转3自由度,单元的俯仰和偏航运动是通过由3个伞齿轮组成的差速机构耦合驱动。该单元的圆柱形外壳周围安装有一系列的被动轮来增加机器人运动灵活性。对蛇形机器人模块单元的自由度作了详细分析,并基于机器人的运动机动性设计三维蛇形机器人的单元结构。给出蛇形机器人的控制系统结构,并对耦合变量进行解耦。将蛇形机器人的蜿蜒运动和扭转运动两种基本步伐应用到巡视者II上,试验结果证明了该三维蛇形机器人具有很强的机动性和运动能力。

关键词：蛇形机器人机构设计蜿蜒运动外壳形状

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差动式全方位轮的结构设计与强度分析

机器人 2014年第4期36卷 498-502页

作者：叶长龙郭豹马国静马书根沈阳航空航天大学辽宁沈阳110136 日本立命馆大学机器人学部

在对具有双球冠的开放性全方位轮及具有封闭结构的差动式全方位轮进行分析的基础上,设计了采用聚氨酯(PU)材料的差动式全方位轮.对该全方位轮交替运动过程中的运动误差、地面冲击作了详细分析,确保该轮的运动更平稳.应用有限元分析软件... 详细信息

在对具有双球冠的开放性全方位轮及具有封闭结构的差动式全方位轮进行分析的基础上,设计了采用聚氨酯(PU)材料的差动式全方位轮.对该全方位轮交替运动过程中的运动误差、地面冲击作了详细分析,确保该轮的运动更平稳.应用有限元分析软件对全方位轮的强度分析证明,改进后的差动式全方位轮在强度上有明显提高,具有更高的承载能力.

关键词： MY轮结构设计差动式结构强度分析

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中学物理探究性实验教学模式的研究

中学物理探究性实验教学模式的研究

作者：叶长龙苏州大学

学位级别：硕士

物理学是以实验为基础的一门自然学科,物理实验教学在物理教学中占有越来越重要的地位。探究性实验教学是让学生亲自经历科学探究的过程,让学生参与解决问题、参与决策、参与小组讨论、参与评价过程,将从课堂学到的知识同时从其他渠道... 详细信息

物理学是以实验为基础的一门自然学科,物理实验教学在物理教学中占有越来越重要的地位。探究性实验教学是让学生亲自经历科学探究的过程,让学生参与解决问题、参与决策、参与小组讨论、参与评价过程,将从课堂学到的知识同时从其他渠道获得的知识联系起来,并将所学的知识应用到新的问题中去。它能在已有的基础上有效地激励学生的个性,改变过去由教师包揽教学的局面,给学生以更多的思考、探索、实践的时间和空间,训练学生学会独立和合作探究的能力。本文就中学物理探究性实验教学展开了理论与实践的探索,引导学生以探究的方式进行物理学习,激发学生学习物理的兴趣;强调在物理实验教学过程中必须渗透探究的理念。本论文包括5部分内容,第一部分主要说明了课题提出的背景,以及国内外在探究性教学方面的研究成果,并介绍了本论文的的研究方法。第二部分主要介绍中学物理探究性实验教学的理论依据。首先从教育学、心理学两方面提出探究性实验教学的理论基础,然后阐明探究性物理实验教学的原则和特点。第三部分主要阐明中学物理探究性实验教学实施过程中中学物理探究性实验与传统物理验证性实验的不同,教师在探究性实验教学中所起的作用,以及探究性实验教学实施的具体方法,并列举了一个教学案例。第四部分对中学物理探究性实验教学状况进行了调查研究,并对出现的新情况、新问题进行了较为详尽、深入的剖析。论文介绍了如何在物理探究性实验教学中培养学生的学习动机以及如何在探究性实验教学中创新。最后一部分,针对该课题做出结论与思考。

关键词：探究性实验传统实验激发动机的策略

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工业机器人的运动学及动力学研究

工业机器人的运动学及动力学研究

作者：叶长龙沈阳工业大学

学位级别：硕士

本文根据机器人末端执行器所要完成的轨迹特点，进行了轨迹规划，研究了解决该问题的机器人的结构，并做出了运动学和动力学分析。该机器人的结构形式为关节式，是具有五个旋转自由度的工业机器人。其腰部旋转具有很大的活动空间，大臂... 详细信息

本文根据机器人末端执行器所要完成的轨迹特点，进行了轨迹规划，研究了解决该问题的机器人的结构，并做出了运动学和动力学分析。该机器人的结构形式为关节式，是具有五个旋转自由度的工业机器人。其腰部旋转具有很大的活动空间，大臂含有平行的闭链结构，主要是解决大臂和小臂的平衡问题，使动力学性能更好，腕部为两个自由度结构。在此基础上，建立机器人的运动学和逆运动学方程，其中运动学部分将该机器人的混合链结构化解成为等效的开链结构，建立开链的运动学关系。逆运动学部分在分析几种解决方案的基础上，选择向量法。该方法形象、明了，避免了优解选择的繁琐性，并通过计算机仿真验证了该方法的正确性。根据相贯线的轨迹特点，在比较代数方法和几何方法的基础上，证明几何方法更方便，解法更简单具有很强的实用性。关节空间的轨迹规划，选择多项式插值，通过仿真证明该多项式插值方法比抛物线插值方法更适用于解决该问题，方便机器人的离线编程。动力学部分主要使用Kane方法建立动力学方程。并分析了动力学仿真结果。

关键词：工业机器人轨迹规划运动学动力学仿真

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具有MY轮的全方位移动机器人运动学研究

机器人 2012年第2期34卷 144-151页

作者：叶长龙李怀勇马书根倪会超沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 立命馆大学

根据MY轮的结构特点建立了由MY轮组成的全方位移动机器人的运动学模型.分析了由于轮结构带来的运动学特性.对全方位移动机器人在运动过程中的振动、控制及误差进行了深入研究.提出了通过优化接触距离及MY轮转速来减小机器人运动误差的... 详细信息

根据MY轮的结构特点建立了由MY轮组成的全方位移动机器人的运动学模型.分析了由于轮结构带来的运动学特性.对全方位移动机器人在运动过程中的振动、控制及误差进行了深入研究.提出了通过优化接触距离及MY轮转速来减小机器人运动误差的控制方法.为获得优化结构,比较了三轮结构和四轮结构的运动学特性.同时应用正弦控制规律来合理控制MY轮的转动,改善了机器人的运动稳定性.仿真结果充分证明了分析的正确性.

关键词：全方位移动机器人运动学轨迹误差振动

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蛇形机器人平面运动控制方法的研究

高技术通讯 2005年第2期15卷 29-33页

作者：李斌叶长龙中国科学院沈阳自动化研究所机器人学重点实验室沈阳110016 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学重点实验室沈阳110016沈阳工业大学机械工程学院沈阳110023中国科学院研究生院北京100039

介绍了蛇形机器人实现转弯运动的一种新方法--幅值调整法,并用实验验证了该方法.选取位移传感器安装到蛇形机器人的一个单元上,来测量侧向滑动距离和偏转角度.综合幅值调整法和传感器信息,提出了蛇形机器人自主运动控制规律.最后给出计... 详细信息

介绍了蛇形机器人实现转弯运动的一种新方法--幅值调整法,并用实验验证了该方法.选取位移传感器安装到蛇形机器人的一个单元上,来测量侧向滑动距离和偏转角度.综合幅值调整法和传感器信息,提出了蛇形机器人自主运动控制规律.最后给出计算机仿真结果.

关键词：蛇形机器人自主运动平面运动计算机仿真位移传感器控制规律转弯实验验证偏转角选取

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变结构可抛掷球形机器人的运动分析

机器人 2016年第2期38卷 154-159页

作者：叶长龙梁海超于苏洋姜春英沈阳航空航天大学辽宁沈阳110136

针对灾后、战后等复杂地面环境,开发了一种能够以抛掷或发射方式进入工作区域进行作业的变结构机器人.该机器人能够以球形结构通过抛掷或发射的方式越过现有大部分地面移动机器人无法通过的地面障碍.同时,在到达工作区域后,机器人能够... 详细信息

针对灾后、战后等复杂地面环境,开发了一种能够以抛掷或发射方式进入工作区域进行作业的变结构机器人.该机器人能够以球形结构通过抛掷或发射的方式越过现有大部分地面移动机器人无法通过的地面障碍.同时,在到达工作区域后,机器人能够变形为具有2个被动自由度的四轮移动机器人以完成移动作业.为了对机器人进行有效的运动控制,针对展开结构建立了考虑前、后车体几何约束及驱动轮无横向滑移约束的运动学模型,分析了机器人在进行曲线运动时产生轨迹误差的原因.仿真得到了机器人做正弦曲线运动时的轨迹误差,并分析了误差的影响因素.通过实验对建立的模型和仿真结果进行了验证,证明机器人具有较好的运动灵活性.

关键词：球形机器人可抛掷变结构运动学轨迹误差

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全方位移动装配机器人运动学分析

机器人 2016年第5期38卷 550-556页

作者：叶长龙佟泽卉于苏洋姜春英沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136

针对空间狭小拥挤、地面不平的特殊装配环境,设计了一种5自由度全方位移动装配机器人.该机器人主要由基于4组并联布置的MY(mutual Yo Yo)轮的全方位移动平台和具有2自由度的并联举升机构组成.首先,针对该机器人的全方位运动和并联举升... 详细信息

针对空间狭小拥挤、地面不平的特殊装配环境,设计了一种5自由度全方位移动装配机器人.该机器人主要由基于4组并联布置的MY(mutual Yo Yo)轮的全方位移动平台和具有2自由度的并联举升机构组成.首先,针对该机器人的全方位运动和并联举升机构的2自由度结构特点,建立了机器人的整体运动学模型,并基于该模型对机器人进行了圆形曲线轨迹仿真.然后,设计双曲线滤波PD(proportional derivative)控制器对机器人的轨迹进行跟踪并分析其轨迹跟踪误差.该控制器能控制平均误差在5 mm左右,且误差随跟踪时间减小而减小.最后,通过实验结果验证了该运动学模型和仿真结果的正确性,且该控制器能迅速并精确地实现其轨迹跟踪,从而进一步验证了该全方位移动装配机器人的优越性.

关键词：全方位移动并联机构运动学轨迹跟踪

基于神经网络的全方位移动机器人运动稳定性研究

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机器人 2019年第4期41卷 443-451页

作者：叶长龙张思阳于苏洋姜春英沈阳航空航天大学机电工程学院

全方位移动机器人具有平面运动的3个自由度,运动灵活性高,被广泛应用到狭窄拥挤环境中.针对实验室开发的MY2轮在运动过程中的振动现象及轨迹误差问题,采用BP(反向传播)神经网络方法来解决.根据机器人的结构及运动特点,建立BP神经网络模... 详细信息

全方位移动机器人具有平面运动的3个自由度,运动灵活性高,被广泛应用到狭窄拥挤环境中.针对实验室开发的MY2轮在运动过程中的振动现象及轨迹误差问题,采用BP(反向传播)神经网络方法来解决.根据机器人的结构及运动特点,建立BP神经网络模型并分析及优化了BP神经网络参数.以BP神经网络模型为基础进行轨迹仿真实验,分析初值、不同速度及不同轨迹对模型的影响.结果表明基于合适的BP神经网络方法可以将轨迹误差控制在3mm内,偏向转角误差小于3°,能够减缓机器人振动,提高轨迹精度.通过输入不同运动轨迹验证BP神经网络模型的普遍适用性,最后通过实验验证了仿真结果的正确性.

关键词：全方位移动机器人运动稳定性 BP神经网络轨迹精度