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多运动模式移动机器人的可变形轮腿运动学分析

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机械设计 2011年第5期28卷 46-50页

作者：宋孟军张明路河北工业大学机械工程学院天津300130

提出了运用变形关节将腿式与轮式两种运动方式相结合的一种多运动模式新机构,构建了多运动模式移动机器人的可变形轮腿坐标体系,分析了可变形轮腿的运动学特性,建立了其运动学模型,并进行了求解,应用计算机仿真技术对运动学进行了仿真验... 详细信息

提出了运用变形关节将腿式与轮式两种运动方式相结合的一种多运动模式新机构,构建了多运动模式移动机器人的可变形轮腿坐标体系,分析了可变形轮腿的运动学特性,建立了其运动学模型,并进行了求解,应用计算机仿真技术对运动学进行了仿真验证,表明该机构不仅可以平稳移动,提高了移动速度,而且大大增加了多运动模式移动机器人对复杂地面的适应能力。

关键词：移动机器人多运动模式可变形轮腿运动学运动学正解运动学逆解雅克比矩阵

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多运动模式机器人动力学建模及仿真

机械设计 2015年第3期32卷 68-71页

作者：于常娟张明路张建华吴岳田颖河北工业大学机械工程学院天津300130 廊坊师范学院数信学院河北廊坊065000 沧州医学高等专科学校药学系河北沧州061001

针对多运动模式机器人单个可变形腿动力学问题进行系统研究,利用Kane动力学分析方法,建立了机器人单个可变形腿的逆动力学模型;借助Maple软件进行仿真,结果表明所建模型的正确性和有效性,可用于单个可变形腿运动控制器的设计;分析了关... 详细信息

针对多运动模式机器人单个可变形腿动力学问题进行系统研究,利用Kane动力学分析方法,建立了机器人单个可变形腿的逆动力学模型;借助Maple软件进行仿真,结果表明所建模型的正确性和有效性,可用于单个可变形腿运动控制器的设计;分析了关节转动速度和转动加速度对驱动力矩产生的影响,并分析了各关节驱动力矩中惯性力矩、向心力矩、哥氏力矩及重力矩所占的比例,分析结果有助于进一步规划机构的运动,优化机构设计和选择适当功率的电机。

关键词：机器人动力学多运动模式仿真

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多运动模式下的足底压力分布特征研究

多运动模式下的足底压力分布特征研究

作者：张炳早哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着科学技术的蓬勃发展以及人们对提升生活质量的不断要求,越来越多的科技成果开始应用实际并造福社会。足底压力分析是人体运动生物力学范畴内的重要组成部分,是一门综合运动学、解剖学、工效学等多门学科的研究手段,它在医学检测、... 详细信息

随着科学技术的蓬勃发展以及人们对提升生活质量的不断要求,越来越多的科技成果开始应用实际并造福社会。足底压力分析是人体运动生物力学范畴内的重要组成部分,是一门综合运动学、解剖学、工效学等多门学科的研究手段,它在医学检测、体育训练、航空航天、刑事判定等领域均有重要意义。本文对平地行走、平地跑步、上下台阶及非正常步态等多运动模式下的足底压力分布特征进行了实验研究,主要完成了以下内容:首先,提出八阵列式足底压力区域划分规则,建立双足在平地运动与上下台阶过程中的足底受地面反馈合力与合力作用点求解函数方程,研究了单支撑期足底所受静摩擦力求解方法。其次,介绍了足底压力和加速度信号采集硬件平台,开发了基于MATLAB软件的压力采集数据处理软件程序,并对PVDF压电薄膜进行了标定实验与精度分析。同时还开发了基于LabVIEW软件的加速度信号数据采集系统。最后,对多名健康男性青年进行了不同速度下的平地行走、跑步以及上下台阶等正常运动实验研究,同时还进行了模拟非正常步态运动的实验研究。通过对实验结果的图、表对比及统计分析,得到了人体在不同运动模式下的足底压力分布特征;不同受力区域峰值出现相位特征;速度对受力大小的影响规律特征等等。以此为依据,分析并制定了足部康复训练策略。

关键词：足足底力 PVDF 多运动模式康复训练策略

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多运动模式仿蛇形软体机器人的设计与实现

多运动模式仿蛇形软体机器人的设计与实现

作者：沈哲沈阳工业大学

学位级别：硕士

软体机器人具有自身环境适应性强、人机交互安全、高度灵活的特点,迅速且广泛应用于军事、医学、工业、灾后救援等领域。目前国内研制的仿蛇形机器人大都采用刚性材料制作,存在运动模式单一、仿生还原度低的问题,为此本文提出一种纯软... 详细信息

软体机器人具有自身环境适应性强、人机交互安全、高度灵活的特点,迅速且广泛应用于军事、医学、工业、灾后救援等领域。目前国内研制的仿蛇形机器人大都采用刚性材料制作,存在运动模式单一、仿生还原度低的问题,为此本文提出一种纯软体材料制作的高仿生性多运动模式气动软体仿蛇形机器人,该机器人可实现蜿蜒运动、直线运动以及伸缩运动三种运动模式。本文的主要研究内容如下:（1）通过对自然界中蛇类的生物结构、运动原理及不同运动模式的研究分析,设计了一款多运动模式仿蛇形软体机器人,分别对机器人头部、颈部、躯干、尾部以及鳞片进行了详细设计,确定机器人移动机构并提出一种新型内嵌气路设计方案。（2）建立机器人的运动学模型与动力学模型。对机器人驱动器的变形机理进行研究,分析蜿蜒运动模式下机器人运动过程中的受力情况,规划机器人直线运动模式与伸缩运动模式下的运动步骤,得出直线运动中机器人速度与位移的关系以及伸缩运动角速度与角加速度的关系。（3）通过对驱动器进行弯曲变形和伸长变形的仿真模拟研究,获得了机器人驱动器内腔可通入压强的范围值。根据对不同形状内腔与不同壁厚的驱动器进行的多组仿真实验,确定了仿蛇形软体机器人的最优内腔形状与壁厚。（4）按照模具设计、模具制作、部件浇筑、粘接成型的工艺流程完成了机器人整机制备。通过设计气动系统与电气回路完成机器人实验平台的搭建。基于驱动器型腔的变形机理与三种运动模式的运动原理分析,设计运动测试实验方案,研究机器人运动周期及通入型腔压强对运动的影响。完成了单段驱动器的伸长与弯曲变形特性实验,验证了理论与仿真分析的结果,根据机器人三种运动模式的运动测试实验结果,证明本文所设计的仿蛇形软体机器人可以实现三种运动模式,且运动情况与自然界中的蛇类一致。

关键词：软体机器人仿生还原度多运动模式变形机理

滚-跳多运动模式球形机器人的动力学仿真研究

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北京化工大学学报（自然科学版） 2023年第1期50卷 89-96页

作者：于源吴怀松焦志伟李秉洋北京化工大学机电工程学院北京100029 中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094

复杂的探索环境对探测机器人的通行能力提出了更高要求,具有多种运动模式的球形机器人是探测机器人领域的研究热点之一。通过对球形机器人内部构件质量分布的调节,设计了一种基于单摆驱动式的滚-跳多运动模式球形机器人,其具有滚动、转... 详细信息

复杂的探索环境对探测机器人的通行能力提出了更高要求,具有多种运动模式的球形机器人是探测机器人领域的研究热点之一。通过对球形机器人内部构件质量分布的调节,设计了一种基于单摆驱动式的滚-跳多运动模式球形机器人,其具有滚动、转向、爬坡与跳跃4种基本运动能力;随后,又根据球形机器人的设计方案建立了球形机器人4种基本运动动力学方程。利用Automatic Dynamics Analysis of Mechanical Systems(ADAMS)软件构建该球形机器人虚拟样机并对其进行了滚动、转向、爬坡与跳跃的动力学仿真,最后以此为依据计算滚动、转向、爬坡与跳跃运动性能的仿真值,并制作实验室样机验证了动力学仿真的正确性。

关键词：球形机器人多运动模式动力学仿真 Automatic Dynamics Analysis of Mechanical Systems(ADAMS)

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轮腿式机器人多运动模式运动学分析与建模

科学技术与工程 2015年第36期35卷 67-72页

作者：徐岩吴立勋段星光河北师范大学石家庄050024 北京理工大学北京100081

轮腿式移动机器人具有轮式、履带式和腿式等多种运动模式,对不同运动模式下的运动特性进行了分析,建立了轮式运动模式下的运动学方程,对履带运动模式下的转向运动学进行了运动学建模;通过对机器人在腿式模式的姿态描述,建立其运动学模... 详细信息

轮腿式移动机器人具有轮式、履带式和腿式等多种运动模式,对不同运动模式下的运动特性进行了分析,建立了轮式运动模式下的运动学方程,对履带运动模式下的转向运动学进行了运动学建模;通过对机器人在腿式模式的姿态描述,建立其运动学模型。为对轮腿式机器人进行综合运动分析,实现机器人控制提供了理论基础。

关键词：轮腿式机器人多运动模式运动学建模

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一种多运动模式的软体爬行机器人

广西大学学报（自然科学版） 2024年第1期49卷 88-96页

作者：张林贝子苏韩飞梁小流农卫航丁江广西水利电力职业技术学院交通工程学院广西南宁530023 广西大学机械工程学院广西南宁530004 广西制造系统与先进制造技术重点实验室广西南宁530004

为了提高软体机器人对复杂地形的适应能力,提出了一种具有多运动模式的软体爬行机器人。首先,分别利用聚乙烯材质与聚丙烯材质的波纹管设计了软体爬行机器人的转向伸缩执行器与弯曲执行器,并通过浇注成型与3D打印技术制造了软体爬行机... 详细信息

为了提高软体机器人对复杂地形的适应能力,提出了一种具有多运动模式的软体爬行机器人。首先,分别利用聚乙烯材质与聚丙烯材质的波纹管设计了软体爬行机器人的转向伸缩执行器与弯曲执行器,并通过浇注成型与3D打印技术制造了软体爬行机器人样机;其次,分析软体爬行机器人的平面直行、平面转向和平面杆过渡等运动模式,研究了软体爬行机器人的运动步态规律;再次,基于常曲率假设,分析压强与执行器弹性变形的关系,建立了执行器的运动学模型;最后,通过运动学试验,验证了执行器运动学模型的正确性,检验了软体爬行机器人在多模式下的运动能力。

关键词：软体机器人运动性模型多运动模式地形适应性

基于3-(RRR)E(RR)S并联机构的多运动模式分析

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包装工程 2023年第19期44卷 205-211页

作者：申博郭文孝李瑞琴山西水利职业技术学院机电工程系太原030032 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司太原030006 中北大学机械工程学院太原030051

目的多模式机器人具有智能型可重构和变结构特性的能力,能够主动或被动适应多变的环境,设计一种能够在包装工程领域应用的多运动模式并联机构。方法从螺旋理论出发,通过研究线矢量与偶量在不同几何空间中的相关性,得出在一定条件下约... 详细信息

目的多模式机器人具有智能型可重构和变结构特性的能力,能够主动或被动适应多变的环境,设计一种能够在包装工程领域应用的多运动模式并联机构。方法从螺旋理论出发,通过研究线矢量与偶量在不同几何空间中的相关性,得出在一定条件下约束力可以转化为法向约束力偶,为并联机构实现多模式运动提供了理论支撑。结果通过3-(RRR)E(RR)S并联机构变形,得出该机构的具有3R、2T1R和2R1T等3种运动模式,在各种运动模式下的自由度均为3,具有全周性。结论基于3-(RRR)E(RR)S并联机构,通过变化支链约束力线矢空间位置关系来改变机构的约束条件,使该并联机构能够实现3R、2T1R和2R1T多模式运动,满足物流分拣、抓放定位、产品空间姿态调整等需求。

关键词：多运动模式并联机构螺旋理论自由度

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多运动模式并联机构工作空间分析

扬州大学学报（自然科学版） 2024年第3期27卷 60-65页

作者：刘鑫赵雯李建国赵艳芹宋爱平扬州大学机械工程学院江苏扬州225127

面对行业对自动化装备的重大需求,引入一种由移动副驱动的并联机构,该机构具有多运动模式、大工作空间等特点,可用于钻孔、装配、检测等领域.为了分析并联机构的工作空间,采用闭环矢量法建立不同运动模式下系统通用的运动学模型;在此基... 详细信息

面对行业对自动化装备的重大需求,引入一种由移动副驱动的并联机构,该机构具有多运动模式、大工作空间等特点,可用于钻孔、装配、检测等领域.为了分析并联机构的工作空间,采用闭环矢量法建立不同运动模式下系统通用的运动学模型;在此基础上,考虑滑块行程、关节转角等约束条件,提出空间搜索法搜索不同运动模式下并联机构的可达工作空间.结果表明:在不同的运动模式下,并联机构的工作空间连续无空洞,该结果为后续的机构设计及应用提供了理论依据.

关键词：多运动模式并联机构运动学工作空间