检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：曹立龙哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

自重构模块化机器人是一种由许多自动化智能模块组成的机器人,它不需要外部帮助就能自主的改变构形,这种自重构特点使它能实现许多新的独特功能,例如自组装,自维修.通常获得这一功能的方法是设计一个有我个相同单元模块组成的机器人系统... 详细信息

自重构模块化机器人是一种由许多自动化智能模块组成的机器人,它不需要外部帮助就能自主的改变构形,这种自重构特点使它能实现许多新的独特功能,例如自组装,自维修.通常获得这一功能的方法是设计一个有我个相同单元模块组成的机器人系统.设计一个模块机构使它既能组成稳定的静态结构又能构成动态结构就成为关键.目前国外研究出几种自重构机器人模块,在完成自重构功能上都各有自己的优缺点.首先论述了设计自重构机器人模块的原理,方法和特点.然后描述了一种新型的三维自重构模块.一个自重构运动规划算法是自重构机器人的关键部分.为此必须设计一个规划器.国外对自得构机器人规划算法有许多研究,但都是针对特定的模块结构,为此我们针对这种模块设计一个规划器,这个规划器分为两层结构：全局路径规划器和运动序列规划器.然后对一个九个模块组成的四足移动机器人,进行运动学分析,在每一瞬时把它看成是一个空间多环机构,再将多环分解成单环,这样就可利用空间机构理论方便地建立位移方程,从而求得机体与腿关节转角的位置关系,在速度和加速度问题求解中,利用方位角的概念,直接对位置关系式求导而得出.最后我们为这种三维自重构机器人系统设计了一个三维动画仿真器Cx13D,以动画仿真的方式直观地设计和调试自重构运动规划算法,也可以利用这个仿真器业验证算法的正确性与有效性.仿真器是用JAVA3D语言开发的,并设计友好的用户界面.

关键词：自重构模块化机器人运动规划动画仿真三维动画

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自重构模块化机器人：M2SBot结构设计与研究

自重构模块化机器人：M2SBot结构设计与研究

引用

作者：雷营林天津理工大学

学位级别：硕士

本文首先提出了一款具有自主移动式的自重构模块化机器人单元模块——M2SBot，它属于三维同构链式的自重构模块化机器人，具有类似正立方体的结构外形，其结构简单、对称，单元模块质心分布在接近几何中心处，一个关节自由度，两个驱动... 详细信息

本文首先提出了一款具有自主移动式的自重构模块化机器人单元模块——M2SBot，它属于三维同构链式的自重构模块化机器人，具有类似正立方体的结构外形，其结构简单、对称，单元模块质心分布在接近几何中心处，一个关节自由度，两个驱动轮自由度，四个可供连接的表面，丰富的传感器单元和独特的机械式连接机构。单元模块不仅可以独立完成一些越障，侦查，救援等任务，而且与其他大多数自重构模块化机器人一样具有重构成多种常见构型的能力。其次，对提出的单元模块进行了运动学和动力学分析。在运动学分析中，对单元模块进行了运动学建模。分析了其常见的运动形式：直线运动、转弯运动和自旋转运动，并且对自旋转运动进行了基于Adams的运动学仿真分析，证实了其绕质心具有零半径的转弯能力。在动力学分析中，对单元模块的台阶越障和斜坡越障进行了动力学建模和基于Adams的越障仿真分析。接下来，对单元模块连接机构结构进行了详细论述，本文提出了一套基于两个直齿齿轮啮合传动的周向均布4个正弦加速度槽凸轮式插销结构的连接机构。该连接机构由阴性连接器和阳性连接器两部分组成。通过实物样机的对接实验验证了结构设计的合理性、可靠性和实用性，通过承载能力实验验证了该连接机构具有较好的连接强度。最后，对模块之间的自动对接方法进行了初步研究，提出了基于能量函数最小法的位置纠偏策略，规划出了一套完成自动对接任务的实现方案，并对多个模块组合构型进行了简单介绍。

关键词：自重构模块化机器人 M2SBot 槽凸轮式连接机构越障仿真自动对接

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自重构模块化机器人系统的运动分析与研究

自重构模块化机器人系统的运动分析与研究

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作者：张华瑾天津理工大学

学位级别：硕士

自重构模块化机器人因其优越的适应性、鲁棒性与自修复性受到国内外许多研究人员的关注。而目前存在的单元模块大多无法自主移动、外形不规则，因此可重构的构型有限；同时，很多构型表达方法都无法自动对系统进行表达，因此增加了控制... 详细信息

自重构模块化机器人因其优越的适应性、鲁棒性与自修复性受到国内外许多研究人员的关注。而目前存在的单元模块大多无法自主移动、外形不规则，因此可重构的构型有限；同时，很多构型表达方法都无法自动对系统进行表达，因此增加了控制研究的难度；由于没有找到合适的构型表达方法，所以割裂了重构算法与运动分析的关系。因此，本论文针对以上问题做出了相应的研究，为自重构模块化机器人从理论研究推广到实际应用奠定了一定的基础。本文设计了同构的可移动自重构单元模块，可实现平面内的全方位移动，对单元模块进行了拓扑构型表达分析，建立了空间数学模型。结合图论与有界深度优先搜索算法，提出了空间拓扑表达的自动生成方法，可以以数学语言完整地表达构型连接信息以及空间信息，弥补了现存的拓扑表达方法只能描述平面信息这一缺陷。用这种拓扑表达方法与D-H方法结合，可以自动且准确地对构型的空间位姿信息进行描述，并对多模块系统的运动学、动力学进行了分析，推导了链式构型变形运动的普适公式并给与了证明。该普适公式能够准确地预测变形支链末端的运动轨迹，能够有效地防止并行变形/运动中的干涉问题，为构型的变形与运动控制提供了有力的理论依据，减少了数学建模的计算量，实现了运动学方程的自动生成。基于牛顿-欧拉方程对整体系统的动力学进行了举例讨论并提出了切实可行的动力学方程自动生成方法。最后，对常用构型的运动协调规划，包括变形、运动步态以及翻越台阶障碍运动进行了分类讨论，得到了可越障条件，并对变形与运动进行了仿真。

关键词：自重构模块化机器人拓扑构型表达运动学动力学步态越障

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一种新型模块化自重构机器人结构设计与仿真研究

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机器人 2013年第5期35卷 568-575,606页

作者：曹燕军葛为民张华瑾天津理工大学天津300384

设计了一种新型模块化自重构机器人单元模块——360bot,每个模块具有一个连续旋转的自由度.该机器人模块除具有模块化机器人的普遍特征外,凭借其特殊而简易的结构,使得单元模块具有了独立可靠的运动功能,对运动环境的限制要求较低,同时... 详细信息

设计了一种新型模块化自重构机器人单元模块——360bot,每个模块具有一个连续旋转的自由度.该机器人模块除具有模块化机器人的普遍特征外,凭借其特殊而简易的结构,使得单元模块具有了独立可靠的运动功能,对运动环境的限制要求较低,同时具有较丰富的连接:4个连接面,5种连接选择,使得单元模块在模块化系统中可以具有各个方向的旋转自由度,进而增加了模块组合系统的功能及种类.详细介绍了360bot的结构设计、运动学、动力学建模及仿真等内容.最后对双模块的构型研究进行了总结分析.

关键词：自重构模块化机器人结构设计动力学建模

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模块化机器人空间变形线自重构策略研究

模块化机器人空间变形线自重构策略研究

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作者：赵腾天津理工大学

学位级别：硕士

由于机器人在非结构环境下作业需求的增多,这就要求机器人能够通过自主改变构型应对环境及任务的变换,称这种机器人为自重构模块化机器人。本课题针对链式结构的模块化自重构机器人,进行了空间构型表达,链式自重构策略,空间重构规划运... 详细信息

由于机器人在非结构环境下作业需求的增多,这就要求机器人能够通过自主改变构型应对环境及任务的变换,称这种机器人为自重构模块化机器人。本课题针对链式结构的模块化自重构机器人,进行了空间构型表达,链式自重构策略,空间重构规划运动可行性分析及单元模块硬件控制系统设计等方面的研究。提出了一种新型同构链式自重构模块化机器人M2SBot,它具备灵活的移动性和丰富的装配方式。首先对单元模块进行数学描述,分析了相邻模块装配方式以及多模块构型逻辑编号获取方法。针对传统构型表达方法不能完整表达模块化机器人的空间构型信息问题,在传统拓扑法的基础上创新提出了空间有向拓扑图的表示方法。该方法新增了模块之间的装配方式信息及单元模块内自由度信息。为了便于计算机识别和存储及后续自重构策略研究,创新提出了空间装配矩阵SAM表示方法,它不仅涵盖完整空间构型信息,实现空间构型与SAM矩阵表达的一一对应,而且借助深度优先搜索算法可获得各模块连接面装配信息CAN。针对链式模块化机器人空间自重构问题,提出了一种新的空间变形线重构策略。该策略包括构型识别、匹配及重构运动规划三部分内容。在分布式构型识别中,设计装配信息采集原理,由各模块连接中主动连接面获取装配信息,通过SAM自生成算法生成当前构型SAM,快速准确的完成当前构型识别。针对如何最大限度减少重构规划区域问题,采用深度构型匹配方法,使用CAN生成索引信息,使各模块可自行与目标构型对应模块建立匹配关系,通过双匹配原则,先后对连接边及装配数进行匹配,匹配过程各支链可自主同步进行,且均可匹配至支链末端。基于AN驱动因子提出两步法空间重构运动规划,通过模块间局部通信机制,以线型作为中间构型,提出线型转化算法及树形转化算法以完成空间重构任务。考虑到模块几何尺寸及支链自由度对运动的限制,借助模块支链工作空间分析,判断空间重构规划的可行性。当目标支链存在公共工作空间条件下,执行空间重构策略。当不存在公共空间条件时,需引入辅助模块进行空间重构。最后分别针对两种情况进行自重构机器人的重构仿真验证,仿真结果证明了该重构策略能有效实现变形。随后进行了模块化机器人硬件控制系统设计,根据系统功能分析,确定各功能单元选型。控制系统由中央上位机,分布式控制器及驱动控制器组成。上位机和分布式控制器采用无线网络进行通信,分布式控制器选用Gumstix微控制板,与驱动控制器之间采用串口通信。以STM32F103VE单片机为驱动控制器,设计了驱动及传感器单元控制电路。最后通过模块越障仿真及实验来验证控制系统电机驱动模块的有效性。

关键词：自重构模块化机器人链式模块空间自重构硬件系统设计空间变形线自重构策略

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自重构机器人结构设计及其自修复算法的研究

自重构机器人结构设计及其自修复算法的研究

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作者：张鑫上海交通大学

学位级别：硕士

自重构模块化机器人是一种由若干个具有感知能力和一定智能的基本模块组成的新型机器人。它可以灵活地改变自身的形状,具有基本模块简单、系统结构多样、适应性和鲁棒性强、容错性和自修复等突出优点。因此,可应用于航天探索、深海探测... 详细信息

自重构模块化机器人是一种由若干个具有感知能力和一定智能的基本模块组成的新型机器人。它可以灵活地改变自身的形状,具有基本模块简单、系统结构多样、适应性和鲁棒性强、容错性和自修复等突出优点。因此,可应用于航天探索、深海探测、核电站检测、未知和非结构环境等,具有广阔的应用前景和重大的研究意义。本文首先设计了三维网格式自重构机器人系统M-Cubes,它的基本模块由中心立方体和分布于立方体六个面上的旋转臂组成。为了对该系统结构进行完善以满足自修复的要求,本文对M-Cubes基本模块进行了受力分析。然后,本文根据自修复的要求和受力分析的结论,对M-Cubes基本模块的连接机构进行了重新设计。接着,对该新连接机构进行了受力分析,并和原连接机构进行了比较。自重构机器人能够改变自身的整体构型,本文结合图论提出了一种利用相对坐标系描述自重构机器人系统构型的方法。然后对M-Cubes模块的基本运动规则进行了分析和总结,从而为研究自修复算法打下理论基础。自重构机器人能检测和分离故障模块,并用备用模块代替,即具有自修复能力。本文提出了一种基于几何特征的分布式自修复算法,它能搜索一种通用的有效运动路径,实现三维自重构机器人的自修复功能。最后利用Java 3D技术对自重构机器人的自修复过程进行了仿真实验。

关键词：自重构模块化机器人连接机构系统描述运动规则几何特征自修复

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自重构移动传感器网络的运动控制

自重构移动传感器网络的运动控制

引用

作者：叶晓峰东南大学

学位级别：硕士

移动传感器网络通过将静态传感器节点与移动机器人平台结合,可以为无线传感器网络系统增添自主机动能力,实现自部署和自修复等独特功能。但目前采用的移动平台大多基于轮式或者履带式,崎岖地形中的运动能力不足。如何提高移动传感器网... 详细信息

移动传感器网络通过将静态传感器节点与移动机器人平台结合,可以为无线传感器网络系统增添自主机动能力,实现自部署和自修复等独特功能。但目前采用的移动平台大多基于轮式或者履带式,崎岖地形中的运动能力不足。如何提高移动传感器网络系统对复杂地形环境的适应能力,是未来移动传感器网络发展和应用的关键技术之一。\n 本文设计并实现了一套自重构移动传感器网络系统。系统是以自重构模块化机器人作为移动平台。自重构模块化机器人是由相同的节点模块组装而成,每个节点模块有两个旋转关节,能够±90°旋转。关节采用模拟舵机驱动,扭矩为***。每个关节的控制电路分为核心控制电路和电机驱动电路,核心控制电路包括无线通信控制器JN5139R1及其外围电路,电机驱动电路主要包括PWM信号输入的隔离电路。为了避免关节的电路出现故障导致整个系统无法正常工作,我们将每个关节的控制电路独立开来。为了防止舵机运行过程中出现的大电流对核心控制电路的影响,我们对核心控制电路和电机驱动电路的电源进行隔离。多个节点模块可以组装成“一”形、“O”形、“T”形和“十”形构型自重构模块化机器人。本文分别规划了这四种构型的运动步态,采用步态表查询法实现运动控制,并成功地将一种幅值和相位可调的CPG控制模型应用于“一”形构型自重构模块化机器人的爬行控制。\n 本文最后搭建起了自重构移动传感器网络系统实验平台。在该实验平台上,实验测定了“一”形、“O”形、“T”形和“十”形步态表中的运动参数与机器人运动速度的关系,考察了“一”形构型自重构模块化机器人的越障能力,探讨了改变CPG模型中的幅值和相位差对“一”形构型自重构模块化机器人运动速度的影响。实验结果表明:采用步态表查询法,“一”形、“O”形、“T”形和“十”形构造自重构模块化机器人的爬行速度分别可达5.9cm／s、15.5cm／s、9.4cm／s、4.8cm／s;采用CPG模型控制的“一”形构型自重构模块化机器人的爬行速度可达9.7cm／s:“一”形构型自重构模块化机器人可以翻越7.0cm高的障碍物。最后,对“十”形构型自重构模块化机器人和“T”形构型自重构模块化机器人做了故障恢复实验。

关键词：移动传感器网络无线传感器网络自重构模块化机器人步态规划运动控制

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