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第十一届中国智能机器人会议

作者：李瑞峰郭万金曹雏清哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150080 南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 哈尔滨工业大学芜湖机器人产业技术研究院安徽芜湖241007

设计了一种新型五自由度混联机器人结构,对其构型进行了介绍和分析.应用D-H方法建立了该五自由度混联机器人的运动学模型.在此基础上,基于递归牛顿-欧拉算法对该混联机器人进行了动力学分析,推导了机器人各连杆的速度、加速度、惯性力... 详细信息

设计了一种新型五自由度混联机器人结构,对其构型进行了介绍和分析.应用D-H方法建立了该五自由度混联机器人的运动学模型.在此基础上,基于递归牛顿-欧拉算法对该混联机器人进行了动力学分析,推导了机器人各连杆的速度、加速度、惯性力和力矩,同时,推导了各连杆相互作用的力、力矩及关节驱动力或力矩,研究了各连杆的运动速度、加速度及受力情况.通过Matlab数值仿真和ADAMS虚拟样机验证了动力学分析求解的正确性,为后续结构优化和运动控制提供了依据.

关键词：五自由度混联机器人动力学分析递归牛顿-欧拉算法

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五自由度机器人逆运动学解法与工作空间分析

五自由度机器人逆运动学解法与工作空间分析

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第十一届中国智能机器人会议

作者：郭万金李瑞峰曹雏清哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150080 南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 哈尔滨工业大学芜湖机器人产业技术研究院安徽芜湖241007

针对一种五自由度机器人结构,提出了一种精确求解逆运动学的封闭解法,解决了逆运动学数值方法计算较慢、在某些情况不能算出所有可能解问题.应用D-H方法建立了该五自由度机器人的运动学模型.在此基础上,依据该机器人的特定构型,应用代... 详细信息

针对一种五自由度机器人结构,提出了一种精确求解逆运动学的封闭解法,解决了逆运动学数值方法计算较慢、在某些情况不能算出所有可能解问题.应用D-H方法建立了该五自由度机器人的运动学模型.在此基础上,依据该机器人的特定构型,应用代数方法,仅选取位置矢量和一个姿态矢量提出了所研究机器人的逆运动学封闭解法.选取一个马鞍面做为该机器人打磨作业任务,分别进行了Matlab数值计算仿真和ADAMS虚拟样机联合仿真分析.结果显示:马鞍面期望轨迹和遍历轨迹对应的位置和姿态具有高度一致性,验证了所提出逆运动学封闭解法的正确性.最后,通过数值计算求解了该机器人的可达工作空间,为该机器人结构优化和运动控制提供依据.

关键词：五自由度机器人逆运动学封闭解法工作空间

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用于机械臂末端感知的激光测距传感器设计

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机器人 2014年第5期36卷 519-526,534页

作者：张禹孙奎张元飞刘宏朱万彬哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150080 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033

为了提高轻型机械臂的末端感知及操作能力,研制了一种用于轻型机械臂末端感知的近距离大测量范围的高集成化微小型激光测距传感器.基于三角法测距原理,以线阵CCD作为光敏感元件,以FPGA作为主控器,根据传感器分辨率的分布要求设计光学系... 详细信息

为了提高轻型机械臂的末端感知及操作能力,研制了一种用于轻型机械臂末端感知的近距离大测量范围的高集成化微小型激光测距传感器.基于三角法测距原理,以线阵CCD作为光敏感元件,以FPGA作为主控器,根据传感器分辨率的分布要求设计光学系统,使传感器具有测距范围大、测量最近距离近和测量速度快的显著优点.传感器利用光机电一体化设计思想,采用柔性PCB折叠电路、微小型光学元件和机械封装,实现了高集成化微型化设计.所研制的激光测距传感器测距范围为25mm^350mm,体积47mm×50mm×15mm,质量70 g,测量时间1 ms.实验结果表明,该测距传感器易于集成于机械臂控制系统,适用于末端感知,能够有效提高轻型机械臂末端定位精度.

关键词：机械臂末端感知激光测距传感器激光三角法

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空间三指-三瓣式大容差末端执行器容差分析

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机械设计与制造 2014年第4期 252-255页

作者：丰飞刘伊威刘宏蔡鹤皋哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

容差能力是空间大型机械臂末端执行器的首要性能要求,大容差能力可以使末端执行器能弥补大型机械臂末端定位误差大的缺点。提出了一种具有大容差性能的末端执行器设计方案,并提出了基于坐标变换和关键点投影的方法,分析了影响末端执行... 详细信息

容差能力是空间大型机械臂末端执行器的首要性能要求,大容差能力可以使末端执行器能弥补大型机械臂末端定位误差大的缺点。提出了一种具有大容差性能的末端执行器设计方案,并提出了基于坐标变换和关键点投影的方法,分析了影响末端执行器容差性能的关键因素,从而确定了接口的外径和楔形角以及末端执行器的包络空间尺寸是影响末端执行器容差性能的主要因素,根据分析结果对末端执行器和接口进行详细设计。通过ADAMS对详细设计的末端执行器进行了容差性能仿真分析,结果表明所提出的末端执行器方案满足容差性能要求,并验证了容差分析方法的正确性。

关键词：空间站大型机械臂末端执行器容差坐标变换 ADAMS仿真

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四旋翼无人直升机控制算法仿真比较研究

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计算机仿真 2014年第4期31卷 78-82页

作者：段国强张岳军李衍杰朱晓蕊哈尔滨工业大学深圳研究生院广东深圳518055 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

通过仿真技术比较研究了四旋翼无人直升机悬停及轨迹跟踪控制问题。由于无人机飞行环境复杂,受外界干扰较大,影响姿态的稳定性。采用PID控制、反演算法和积分反演算法控制四旋翼无人直升机的悬停和轨迹跟踪,对控制效果进行了仿真比较。... 详细信息

通过仿真技术比较研究了四旋翼无人直升机悬停及轨迹跟踪控制问题。由于无人机飞行环境复杂,受外界干扰较大,影响姿态的稳定性。采用PID控制、反演算法和积分反演算法控制四旋翼无人直升机的悬停和轨迹跟踪,对控制效果进行了仿真比较。利用Simulink建立了四旋翼无人直升机仿真平台,将PID控制、反演算法和积分反演算法分别应用到仿真平台上,对四旋翼无人直升机悬停和轨迹跟踪模型进行仿真。通过仿真对比发现,在悬停方面PID控制效果要优于反演和积分反演算法,而积分反演算法在轨迹跟踪方面优于PID和反演算法。

关键词：四旋翼无人机悬停轨迹跟踪积分反演算法

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基于应变片阵列的机器人变刚度关节力矩传感器研究

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机械与电子 2014年第3期32卷 65-70页

作者：王士浩查富生尹鹏王鹏飞李满天哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

设计了一种新型的机器人关节力矩传感器,主要用于获取关节处的力矩和转角信息,以此来计算关节刚度。传感器是由传递力矩的弹性体、旋转电位计和信号处理电路组成。弹性体通过结构参数的设计与优化来提高灵敏度。信号处理电路一方面用于... 详细信息

设计了一种新型的机器人关节力矩传感器,主要用于获取关节处的力矩和转角信息,以此来计算关节刚度。传感器是由传递力矩的弹性体、旋转电位计和信号处理电路组成。弹性体通过结构参数的设计与优化来提高灵敏度。信号处理电路一方面用于对旋转电位计的输出电压信号进行滤波,另一方面对由2×2应变片阵列组成的两组全桥电路进行放大和滤波处理。最后,通过对传感器进行加载实验获得力矩、角位移与输出电压的关系,采用最小二乘法对传感器进行静态标定。传感器输出的转角和力矩信息可作为控制系统的调控依据。

关键词：力矩传感器弹性体信号处理电路应变片阵列静态标定

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基于滚轮导轨接触模型的高速重载运动机构振动与疲劳分析

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机械与电子 2014年第9期32卷 47-52页

作者：王锐刘延杰杨立冬哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

通过赫兹接触理论对滚轮导轨系统建立接触力学模型,推导接触刚度、强度的计算公式,并分析滚轮、轴承的总接触刚度。根据接触刚度模型、应用拉格朗日方程建立高速重载运动机构动力学模型,得到机构的自由振动微分方程,从而计算出机构的各... 详细信息

通过赫兹接触理论对滚轮导轨系统建立接触力学模型,推导接触刚度、强度的计算公式,并分析滚轮、轴承的总接触刚度。根据接触刚度模型、应用拉格朗日方程建立高速重载运动机构动力学模型,得到机构的自由振动微分方程,从而计算出机构的各阶固有频率。

关键词：滚轮导轨接触力学拉格朗日方程

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基于联合标定的图像分割

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机械与电子 2014年第8期32卷 3-7页

作者：张腾飞李瑞峰王亮亮哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对普适环境下人体区域的提取问题,提出一种基于彩色摄像头和深度摄像头联合标定的图像分割方法。首先根据深度摄像头采集的深度信息易处理和受外界环境影响小的优点,利用大律法从深度图像中快速提取出人体区域;然后建立世界坐标系中... 详细信息

针对普适环境下人体区域的提取问题,提出一种基于彩色摄像头和深度摄像头联合标定的图像分割方法。首先根据深度摄像头采集的深度信息易处理和受外界环境影响小的优点,利用大律法从深度图像中快速提取出人体区域;然后建立世界坐标系中彩色图像坐标系和深度图像坐标系的对应关系,实现彩色信息和深度信息的相对位置映射;最后根据分割的深度图像及其在彩色图像中的映射,在彩色图像中完成人体区域分割。通过在复杂背景和不同光照条件下的图像分割实验,验证了本方法具有良好的精度和鲁棒性。

关键词：普适环境彩色图像深度图像联合标定图像分割

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双足跳跃机器人的适应性CPG运动控制

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机械与电子 2014年第7期32卷 56-59页

作者：王婷婷査富生郭伟李满天孙立宁哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

为解决双足跳跃机器人在突发状况下的适应性控制问题,依据生物中枢模式发生器(CPG)运动控制原理,建立了可变结构的CPG运动控制机制;模拟生物神经网络的自重构特性,在运动控制机制中添加了时间延迟响应环节,用于突发状况的判断与调节。... 详细信息

为解决双足跳跃机器人在突发状况下的适应性控制问题,依据生物中枢模式发生器(CPG)运动控制原理,建立了可变结构的CPG运动控制机制;模拟生物神经网络的自重构特性,在运动控制机制中添加了时间延迟响应环节,用于突发状况的判断与调节。在机器人肢体突发故障或运动受到限制时,此机制可通过对自身状态的感知自发地调整神经网络结构,以继续维持稳定的运动。最后,在仿真平台上验证了此控制机制在正常行走与肢体自由度突然受到限制2种情况下的控制效果。

关键词：双足机器人适应性控制跳跃运动控制

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旋转变压器数据融合与误差补偿的FPGA实现

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机械与电子 2014年第7期32卷 3-7页

作者：郭闯强倪风雷陈泓张飞哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

为提高双通道多极旋转变压器测角系统的精度,提出了基于查表原理的粗、精通道测角数据融合方法。该方法降低了数据融合技术对粗通道旋转变压器原始测角精度的要求,并针对融合后测角误差曲线建立了基于三角函数拟合的误差补偿函数,在FPG... 详细信息

为提高双通道多极旋转变压器测角系统的精度,提出了基于查表原理的粗、精通道测角数据融合方法。该方法降低了数据融合技术对粗通道旋转变压器原始测角精度的要求,并针对融合后测角误差曲线建立了基于三角函数拟合的误差补偿函数,在FPGA中实现了数据融合和误差补偿的快速计算,且搭建了双通道多极旋转变压器标定实验平台。

关键词：旋转变压器数据融合误差补偿 FPGA

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