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一种多模式轮腿移动机器人的设计与分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2025年第1期58卷 12-23页

作者：李晋馥于泽连宾宾天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300350

移动机器人作为智能勘探与侦察的自动化装备,在航天探测、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景.轮腿式移动机器人因具有良好的机动性与越障能力而受到青睐.然而现有轮腿式移动机器人机身大多不可变形,导致机器人运动模式较少,地形适应性一... 详细信息

移动机器人作为智能勘探与侦察的自动化装备,在航天探测、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景.轮腿式移动机器人因具有良好的机动性与越障能力而受到青睐.然而现有轮腿式移动机器人机身大多不可变形,导致机器人运动模式较少,地形适应性一般.且机身易与障碍物发生碰撞,无法在具备良好的爬坡能力的同时保证跨越障碍物的效率.针对上述问题,本文提出了一种采用多连杆可变形机构作为机身的轮腿式移动机器人.在设计机器人轮腿及可变形机身的基础上,建立机器人整体运动学模型,据此规划机器人3种运动模式:同步步态、翻滚步态和蜷曲-伸展步态.开展机器人在典型地形(平坦地面、松软地形、上升坡度、下降坡度、障碍物)下的运动性能分析,揭示机器人结构参数与地形特征(爬坡角度、障碍物高度)映射关系.最后基于理论分析结果搭建物理样机并开展实验.实验结果表明,本文所设计的多模式轮腿移动机器人的最大爬坡角度和越障高度分别为44°和28 mm,具有良好的爬坡能力与越障性能.此外,得益于多模式运动特点,机器人在包含平坦地面及松软地形在内的多地形下均具有良好的通过性,验证了机器人方案的可行性.本文为多模式轮腿运动机器人的设计与应用提供有益参考.

关键词：多模式移动机器人轮腿式移动机器人运动学建模实验研究

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基于有限元法的中间包流场的数学模拟

钢铁研究学报 2006年第4期18卷 18-20页

作者：刘耀林孔建益蒋国璋武汉科技大学智能机构研究室湖北武汉430081

通过建立中间包内钢液流动的有限元模型,分析了有限元法在模拟中间包流场方面的应用。比较了有、无流动控制装置时中间包内钢液的流动特征,所得结果对实际生产具有指导意义。

关键词：连铸中间包流场有限元法

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基于多智能体混沌鸟群算法的机构优化

信息与控制 2021年第4期50卷 449-458页

作者：吴冬梅郝凤鸣蒋国平南京邮电大学自动化学院人工智能学院江苏南京210023 江苏省物联网智能机器人工程实验室江苏南京210023

平面四连杆机构是一种常见的传动机构,对机构参数进行优化设计是获得最佳动力性能的重要途径.为了解决这一机构参数优化问题,提出了一种多智能体混沌鸟群算法(multi-agent chaos bird swarm algorithm,MACBSA).该算法将多智能体系统中... 详细信息

平面四连杆机构是一种常见的传动机构,对机构参数进行优化设计是获得最佳动力性能的重要途径.为了解决这一机构参数优化问题,提出了一种多智能体混沌鸟群算法(multi-agent chaos bird swarm algorithm,MACBSA).该算法将多智能体系统中智能体的行动策略和混沌搜索机制引入鸟群算法的进化过程.多智能体的竞争与合作机制可以提高个体学习与信息交互的能力,增强群体内部的多样性和信息反馈;而混沌搜索则能够帮助算法跳出局部最优.最后,该算法在4个标准函数中进行了测试,并应用到四连杆机构参数优化问题,实验结果表明与其他7种算法相比,该算法在精度、收敛速度和鲁棒性等方面具有明显的优越性,更适合解决此类机构优化问题.

关键词：多智能体混沌鸟群算法多智能体系统混沌搜索 Logistic映射机构优化

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全向运动仿生腿运动学及动力学建模与实验

中国机械工程 2025年

作者：徐毓泽卢钟岳朱一鸣罗自荣国防科技大学智能科学学院

灵巧的腿部机构使足式机器人具备了敏捷的机动性，腿部驱动固定集中、足端无伴随转动且具有全向运动能力可以有效的提升足式机器人的运动性能。本文介绍了一种同时具备上述能力的新型三自由度串并混联型腿部机构——全向运动仿生腿，并... 详细信息

灵巧的腿部机构使足式机器人具备了敏捷的机动性，腿部驱动固定集中、足端无伴随转动且具有全向运动能力可以有效的提升足式机器人的运动性能。本文介绍了一种同时具备上述能力的新型三自由度串并混联型腿部机构——全向运动仿生腿，并对该腿部机构进行数学建模。基于全向运动仿生腿的特殊构型和运动形式，提出一种多方法联合的运动学建模方法，根据不同部分的特点分别应用旋量法和几何法进行单独运动学建模，再结合影响系数法得到整机运动学模型。所提出的方法可以降低从整体的角度进行建模的难度。采用拉格朗日法建立了全向运动仿生腿的动力学模型。通过仿真及样机实验对全向运动仿生腿理论模型的正确性进行了验证。为下一步研制基于全向运动仿生腿的足式机器人奠定基础。

关键词：全向运动仿生腿串并混联腿多方法联合建模运动学模型动力学模型

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仿人操作手动力学模拟

天津大学学报 1987年第4期 11-20页

作者：彭商贤王刚天津大学智能机械研究所

本文主要讨论了仿人操作手动力学正问题的模拟,即给定操作手末端执行器的运动和位姿,求解各关节的广义力。机器人动力学模拟涉及到机器人的轨迹规划、运动学反解,以及动力学建模和求解问题。对于球腕结构的六自由度仿人操作手来说,本文... 详细信息

本文主要讨论了仿人操作手动力学正问题的模拟,即给定操作手末端执行器的运动和位姿,求解各关节的广义力。机器人动力学模拟涉及到机器人的轨迹规划、运动学反解,以及动力学建模和求解问题。对于球腕结构的六自由度仿人操作手来说,本文提出了用系统分解法进行运动学反解,用凯恩方程建立机器人动力学模型。本方法解算简便,经略微修改可适用于一般关节型机器人动力学模型。

关键词：机器人操作手机构学动力学动力学模拟

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倾斜提升机制的运动学建模与仿真

中国机械工程 2008年第19期19卷 2297-2302页

作者：杨秀清梅涛查世红骆敏舟中国科学院合肥智能机械研究所

为得到重型承载机器人倾斜提升架的运动特性,进行轨迹规划,实现液压缸的智能控制,建立了平面七连杆复杂机构运动分析的数学模型。提出了将倾斜提升架的倾斜和提升分开考虑求解,从而使得复杂液压控制问题简单化的方法,首先通过多连杆机... 详细信息

为得到重型承载机器人倾斜提升架的运动特性,进行轨迹规划,实现液压缸的智能控制,建立了平面七连杆复杂机构运动分析的数学模型。提出了将倾斜提升架的倾斜和提升分开考虑求解,从而使得复杂液压控制问题简单化的方法,首先通过多连杆机构中的两个四连杆机构推导出倾斜提升架的转角θ与两液压缸位移之间的数学模型,在此基础上又以转角θ等于零为前提,建立了倾斜提升架的高度变化Δh与两液压缸位移间的数学模型。利用数值计算方法并结合具体的设计参数对运动学模型进行求解,最后通过仿真验证了建立的转角、高度与两液压缸位移间的数学模型的正确性。

关键词：倾斜提升连杆机构运动学建模与仿真

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用凯恩法建立机器人通用动力学数式模型

天津大学学报 1987年第3期 22-30页

作者：彭商贤王刚天津大学智能机械研究所

本文以动力学的凯恩方程为基础建立机器人的动力学数式模型。文中运动学分析部分保留了牛顿算法的某些优点。而后利用偏速度矢量、偏角速度矢量、广义主动力和广义惯性力等概念建立系统的动力学方程。本动力学方程适合于机器人动力学正... 详细信息

本文以动力学的凯恩方程为基础建立机器人的动力学数式模型。文中运动学分析部分保留了牛顿算法的某些优点。而后利用偏速度矢量、偏角速度矢量、广义主动力和广义惯性力等概念建立系统的动力学方程。本动力学方程适合于机器人动力学正、反解问题,算法简洁,便于计算机编程计算。

关键词：机器人机构学动力学

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六自由度并联机构组合弹簧阻尼减振装置

农业机械学报 2007年第8期38卷 128-131页

作者：石奇端马履中江苏大学智能机械与机器人研究所

在减振装置中采用六自由度并联机构作为基体,在原动件处辅以可控弹簧阻尼系统,较好地解决了多自由度减振问题,克服了橡胶容易老化的特点。以航行中船舶仪器及乘客需隔振为例,分析其隔振要求。进行了位置反解分析与实例验证,并用ADAMS软... 详细信息

在减振装置中采用六自由度并联机构作为基体,在原动件处辅以可控弹簧阻尼系统,较好地解决了多自由度减振问题,克服了橡胶容易老化的特点。以航行中船舶仪器及乘客需隔振为例,分析其隔振要求。进行了位置反解分析与实例验证,并用ADAMS软件对此装置主体机构进行了运动学仿真分析、减振仿真分析,表明其减振效果明显。

关键词：并联机构多自由度减振组合弹簧阻尼系统运动学分析

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驱控一体的旋拧式果实采摘执行器设计与试验

农机化研究 2025年第3期47卷 48-55页

作者：严童杰冯青春郭鑫杨宁江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212000 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097 农业智能装备技术北京市重点实验室北京100097

针对果园智能化采收作业需要,设计了支持总线扩展的驱控一体旋拧采摘末端执行器,旨在为多臂并行采摘机器人研发提供支撑。在对标准苹果树果实物理形态统计分析基础上,结合人工采摘方法,提出了“吸附-夹持-旋拧”的采摘机械操作方法,并... 详细信息

针对果园智能化采收作业需要,设计了支持总线扩展的驱控一体旋拧采摘末端执行器,旨在为多臂并行采摘机器人研发提供支撑。在对标准苹果树果实物理形态统计分析基础上,结合人工采摘方法,提出了“吸附-夹持-旋拧”的采摘机械操作方法,并设计了基于双舵机驱动的紧凑型采摘执行机构,对其吸盘、夹持和旋拧电机的关键参数进行了优化设计。面向多执行并行采摘需要,设计了基于CANopen通讯的采摘操作驱动器,实现了多执行器的总线扩展。通过现场试验对执行器作业性能进行了测试,结果表明:果实大小在60~100 mm之间,采摘成功率可达到90%,吸盘最优停留时间为1.00 s,吸盘最优接近距离为1.0 mm,最优旋拧角度为360°。

关键词：采摘机器人驱控一体旋拧采摘 CANopen

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