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Mckibben气动人工肌肉在爬升和爬行机器人中的应用

人工智能与机器人教学教材

人工智能与机器人

1 1.机器人定义的三个共有属性是:有类人的功能、根据人的编程能自动的工作、人造的机器或机械电子装置。 2.简述机器人的发展史? 1954年美国人(George C. Devol)乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人,并在1956年获得美国专利。 1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。 1960年,Conder公司购买专利并制造了样机。 1961年,Unimation公司(通用机械公司)成立,生产和销售了第一台工业机器“Unimate”,即万能自动之意。 1962年,美国万能自动化(Unimation)公司的第一台机器人Unimate在美国通用汽车公司(GM)投入使用标志着第一代机器人的诞生。 1963年麦卡锡则开始在机器人中加入视觉传感系统。 1965年 MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器。 1967年, Unimation公司第一台喷涂用机器人出口到日本川崎重工业公司。 1968年,第一台智能机器人Shakey在斯坦福研究所诞生。 1972年,IBM公司开发出直角坐标机器人。 1973年,Cincinnati Milacron公司推出T3型机器人。 1978年,第一台PUMA机器人在Unimation公司诞生 1998年世界著名玩具厂商丹麦乐高(LEGO)公司推出机器人(Mind-storms)套件,让机器人制造变得跟搭积木一样, 1999年日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO)。 2002年5月2日本田制造的名叫阿西(Asimo)四英尺高的白色机器人摇响开市铃声,摇响了机器智能时代的开始。 2006年6月,微软公司推出基于Windows的开发环境,用于构建面向各种硬件平台的软件---Microsoft Robotics Studio,试图实现机器人统一的标准或平台。

气动人工肌肉

McKibben气动人工肌肉的测量和建模 Ching-Ping Chou and Blake Hannaford Member, ZEEE 摘要:本文报道了测量和建模McKibben人工肌肉气动执行机构。此装置,首先在1950年开发的,包含扩大管周围编织线。我们通过静态和动态长度张力的测试结果,得出一个线性模型。并将结果与人体的肌肉属性相比较,以评估是否适合人体肌肉仿真。McKibben执行器基于生物学的机器人手臂。 一、引言 McKibben气动人工肌肉的研究在1950年和1960年,主要是发达的假肢。他们最近被商业化的日本机器人应用普利司通橡胶公司的J.温特斯博士用来重 新设计建造生物力学逼真的骨骼模型。McKibben肌肉包括一个内部膀胱周围由编织网是连接外壳(具有灵活且不可扩展的线程)在两端的接头或一些类似肌腱的结构(图1(a)条)。当膀胱加压,高的高压气体推压其内表面上,并针对外部的外壳,且很容易增加其体积。由于纵向刚度非常高的编织网壳中的线程,执行器缩短根据它的容量的增加和/或,如果它产生张力被耦合到一个机械负载。这种物理配置导致McKibben本的肌肉有可变刚度春天的特性,非线性弹性被动,身体的柔韧性,和很轻的重量比其他种类的人工致动器[9]。 之间的关系紧张,长度,速度不同的激活是主要特征从类型区分。人骨骼肌也有其自己的特殊特性:例如,凸状主动张力长度关系[5],非线性被动拉伸长度的关系,和双曲张力速度关系[11]。每个属性也是一个函数激活电平[14],[18],[19]。为了说明的相似性(或不)生物肌肉,三种类型的McKibben肌肉,两个普利司通设计者和博士共同进行了测试。另外,由于气动执行器,实验和建模简单的气动回路都包括在内。 在本文中,所有的实验,理论,建模,和模拟分为四个主要部分:准静态和动态拉伸长度的关系;第三节,气动回路;第四节,等距等渗实验和第五节,能源转换和效率估计。 第二节:1)一个理想化的静态McKibben的肌肉的物理模型进行分析一个简单的理论方法,2)动态试验机将描述;

仿机械式爬行机器人运动分析

仿机械式爬行机器人运动分析1机器人结构组成 该机器人大体由两部分组成,分别为A.B。两部分之间由横杆进行连接。左侧横杆固连在A,右侧横杆固连在B。A,B与横杆之间存在转动副。内部电机驱动A,B以一定相位差绕横杆转动,即A 先向前运动,然后B再跟进运动同样的距离,按照这样的运动形式实现向前运动。A,B质量均设置为40g,杆为2g。 2机器人运动分析 2.1在光滑平面上的运动分析 设置A,B之间为转动副,转动副之间存在摩擦力,静摩擦系数为0.5,动摩擦系数为0.3,摩擦力臂为1.0。施加驱动disp(time)=0.1cos(time)。设置A,B与地面接触力不存在摩擦。通过Z向角速度与时间曲线可以看出,在没有摩擦存在的情况下,机器人出现在原地打转现象,不能正常运动。由此可得,机器人运动是依靠与地面的摩擦力进行运动的。 2.2在粗糙平面上的运动分析 转动副设置参数与光滑平面中的类似。设置A,B与地面接触力存在库伦摩擦,静摩擦系数为0.3,动摩擦系数为0.1,得到图2位移随时间变化曲线。可以看出,在摩擦系数较低的情况下,机器人在运动过程中存在频繁的倒退现象,导致运动速度十分缓慢。 2.3更改摩擦系数,在粗糙平面上的运动分析 分别取以下几组摩擦系数代入仿真:(1)静摩擦系数为0.8动摩擦系数为0.1。(2)静摩擦系数为0.3动摩擦系数为0.8。(3)动摩擦系数静摩擦系数均为0.8。得出位移随时间变化曲线进行对比,可以得出(1)情况下相同时间运动位移最长,可以达到2(静摩擦系数

为0.3,动摩擦系数0.1情况下)位移长度的3倍(但是仍然存在后退现象)。 2.4单向摩擦下的运动分析 将接触力中的库仑摩擦去除,在机器人与地面接触面上加上单向力以模仿单向摩擦状态(即机器人在正运动方向上不存在摩擦力,机器人在反向运动方向上存在摩擦力为0.04N(摩擦系数为0.5情况下)的摩擦力)。可以得到位移随时间变化曲线。可以看出,在单向摩擦状态下,机器人后退现象明显减少,运动速度变快。由此得出,机器人平均速度与静摩擦系数成正比,与动摩擦系数成反比,且使用单向摩擦材料可以避免后退。 3模拟在水平放置管道运动,进行运动分析 目前仿尺蠖机器人广泛应用于胶囊机器人与救援方面,其工作环境往往为狭窄的圆形管道,因此有必要进行机器人在管道中的运动分析。将机器人放置在一圆形管道内,设置动摩擦系数为0.5,静摩擦系数为0.3,其余参数与2一致。得到位移随时间变化曲线。由此可得机器人可以在管道内正常运动,但是在低摩擦系数的管道内,运动速度较慢。 4机器人内部驱动 图3为在A,B部分内的装置,由一步进电机与一行星齿轮组成。以A中装置举例,一步进电机转子带动齿轮1转动,齿轮1再驱动齿轮2转动。齿轮2与固连在B上的横杆相连接,带动横杆作行星运动从而带动B运动;同时B中装置同样可以带动A运动。由于步进电机的角位移与脉冲个数成正比,因此可以通过输入同样的脉冲个数,使A,B内步进电机角位移一致,从而驱动机器人运动。 5仿尺蠖机器人的特点

人工智能系 工业机器人专业就业岗位介绍及前景

工业机器人系统操作员岗位介绍及前景 人工智能系张宇琪 工业机器人的出现对制造业来说是一次重要的变革,用机械的力量来处理大量的繁琐的、公式化的人力工作,不仅可以节省人工费,还可以进一步提高工作的效率。有人说工业机器人专业没什么技术含量,也没什么合适的工作岗位。这话现在已经被打脸了,工业机器人系统操作员这一职位已经横空出世,工业机器人专业的学子即将成为就业市场的天之骄子! ●那什么是工业机器人系统操作员呢? 工业机器人系统操作员是指使用示教器、操作面板等人机交互设备及相关机械工具对工业机器人、工业机器人工作站或系统进行调试、装配、编程、工艺参数更改、工装夹具更换及其他辅助作业的人员。 ●工业机器人系统操作员的主要工作任务是什么? 1、使用示教器、操作面板等人机交互设备进行生产过程的参数设定与修改、菜单功能的选择与配置、程序的选择与切换; 2、进行工业机器人系统工装夹具等装置的检查、确认、更换与

复位; 3、按照工艺指导文件等相关文件的要求完成作业准备; 4、按照装配图、电气图、工艺文件等相关文件的要求,使用工具、仪器等进行工业机器人工作站或系统装配; 5、使用示教器、计算机、组态软件等相关软硬件工具对工业机器人、可编程逻辑控制器、人机交互界面、电机等设备和视觉、位置等传感器进行程序编制、单元功能调试和生产联调; 6、观察工业机器人工作站或系统的状态变化并做相应操作,遇到异常情况执行急停操作等; 7、填写设备装调、操作等记录。 近几年随着智能制造的快速发展,作为智能制造业半壁江山的工业机器人步入一个高速发展的阶段。有数据显示,2018年我国工业机器人市场规模约为62.3亿美元,在庞大的市场规模下工业机器人技术人才却面临用工荒,工业机器人领域出现了“一将难求”的情况。 工业机器人系统操作员就业前景好吗? 岗位需求大。随着工业机器人销量的不断突破,实况应用下,工业机器人维护人才的缺口较为突出,而机器人工程师的就业薪资也是

履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究

学士学位论 文 论文题目:履带吸盘式爬壁机器人结构原理的 研究与开发

学院:专业:机械设计制造及其自动化年级:

注:设计(论文)成绩=指导教师评定成绩(30%)+评阅人评定成绩(30%)+答辩成绩(40%)

目录 摘要...................................................................................................... I Abstract ............................................................................................. III 第1章绪论 (1) 1.1 爬壁机器人结构原理研究与开发的价值 (1) 1.2 爬壁机器人结构原理研究与开发的现状及趋势 (2) 1.2.1 爬壁机器人结构原理研究的现状 (2) 1.2.2 爬壁机器人结构原理研究的发展趋势 (4) 1.3 几种爬壁机器人结构原理分析与对比 (6) 1.3.1 车轮式磁吸附爬壁机器人 (6) 1.3.2 多吸盘单链爬壁机器人Cleanbot – IV (7) 1.3.3 履带式磁吸附爬壁机器人 (8) 1.4 履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究特色与价值 (8) 1.4.1 履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究特色 (9) 1.4.2 履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究价值 (10) 1.5本章小结 (11) 第2章履带吸盘式爬壁机器人结构方案研究 (11) 2.1 履带吸盘式爬壁机器人的功能要求 (11) 2.1.1 爬壁机器人的工作过程 (11) 2.1.2 爬壁机器人的基本功能 (11) 2.1.3 爬壁机器人的主要设计参数 (12)

爬行式弧焊机器人

工业机器人 姓名: 班级: 学号:

爬行式弧焊机器人 摘要:本文介绍爬行式弧焊机器人结构光三维视觉传感器的传感原理、系统组成和设计依据。用会聚透镜和柱透镜组合产生线长35~40 mm、线宽1 mm 的光纹投向焊缝, 热敏电阻组成桥式自功控温电路,用5 L /s 流量的空气(或氩气) 吹开烟尘、蒸汽和飞溅物等, 微型CCD 摄像机加装窄带滤光片摄像, 经二值化、图像分割和中心取样等图像处理并计算出偏移量送控制系统引导爬行机器人正确施焊。 关键词:弧焊机器人; 爬行机构; 焊缝跟踪; 图像处理 Abstract:M ake use of combinat ion of assemble lens and co lumns lens to produce ligh t veins of 35~40mm length and 1 mm w idth w hich is thrown to weld seam. Therm isto r compo ses of bridge2type electric circuit w h ich conto ls temperature automat ically.The rate of flow ing of 5 L /s blow s fumes, steam and splash th ing etc. M inni CCD is added narrow 2tape filter ligh t p late to take p icture, through image processing such as 2 valuemelt ing, image cut t ing, cent ral samp ling and calculate deviation to send to control system,w h ich guides craw ling robo t to w eld correctly. Key words:Arcw lding robo t; Craw lmachine; Weld seam tracking; Image processing 1.引言 焊接是一种劳动强度比较大、工作环境比较恶劣的工艺方法。在焊接过程

基于气动人工肌肉驱动的多关节机械手指动力学仿真7968364

基于气动人工肌肉驱动的多关节机械手指动力学仿真7968364

毕业设计说明书(论文) 题目:基于气动人工肌肉驱动的多关节机械手指动 力学仿真

毕业设计说明书(论文)中文摘要

毕业设计说明书(论文)外文摘要

目录 前言 (1) 第一章绪论 (2) 1.1课题项目的背景 (2) 1.2气动人工肌肉多关节手指的国内外发展现状 (2) 1.3气动技术的介绍以及发展前景 (4) 1.4论文研究的内容和方法 (6) 第二章多关节手指的结构设计及建模 (7) 2.1 气动肌肉的介绍 (7) 2.1.1 气动肌肉的内部结构 (7) 2.2 气动机械手指的基本结构 (9) 2.2.1 绘图软件SoildWorks介绍 (9) 2.2.2 整体设计方案的设计 (9) 2.2.3 手指的关节设计 (10) 2.2.4手指关节的建模 (13) 2.3 灵巧手指的装配和三维模型的导出 (15) 第三章多关节手指的动力学仿真分析 (16) 3.1仿真软件ADAMS和MATLAB简介 (16) 3.2 动力学仿真过程介绍 (18) 3.2.1 ADAMS参数设置过程 (18) 3.2.2 建立MATLAB控制模型 (27) 3.3 动力学仿真结果分析以及结论 (29) 第四章气动肌肉灵巧手指的控制系统设计 (31) 4.1气动肌肉回路原理和设计 (31) 4.1.1气动回路器件的选择 (32) 4.2灵巧手指的关节控制系统 (34) 4.2.1控制系统的原理 (34)

4.2.2控制系统的硬件选择 (35) 4.3 D/A控制界面的设计和程序的编写 (36) |第五章结论及总结 (41) 参考文献 (42) 致谢 (44)

管内爬行机器人行走机构的设计

管内爬行机器人行走机构的设计 【摘要】随着管内检测爬行机器人技术的不断成熟,它在工业中的应用也越来越广,本文所设计的管内爬行机器人驱动机构,即管内步伐式行走机构,是在分析以往的轮式和履带式机器人的基础上设计的一种新型的管内爬行机器人行走机构。 【关键词】管内爬行机器人;步伐式;驱动机构 0.引言 目前工业管道系统已广泛应用于冶金、石油、化工及城市水暖供应等领域,因其工作环境非常恶劣,容易发生腐蚀、疲劳破坏或使管道内部潜在缺陷发展成破损而引起泄漏事故等,必须定期地对这些管道进行检修和维护,然而管道所处的环境往往是人力所限或人手不及,检修难度很大, 所以燃气管道管内探测是一项十分重要的实用化工程,关系到燃气的安全、合理地应用和管理。管道检测机器人(管内爬行机器人驱动机构)就是为满足该需要而产生的。 根据管内步伐式行走机器人的运动模仿人在井筒中四肢扶壁上下运动的模式,设计了机器人的行走机构,有效的解决了机器人在管道内的行走。 1.管内爬行机构总体设计 管内爬行机构主要由撑脚机构及其传动,牵引机构及传动,转向机构3部分组成:见图1所示: 该管内爬行机构的运动控制过程大致为:主、副电机不同时工作,分别控制其牵引机构和撑脚机构,并且镜面对称的两单元,其支撑脚同一时间径向所处状态相反,即前脚踩在管壁上时,后脚处在抬起状态;反之亦然。具体过程为通过副电机16带动齿轮与齿圈啮合旋转,齿圈背面的平面螺纹驱动滑杆沿滑道径向移动,从而实现支撑脚的转换。主电机1通过联轴器与丝杠连接,带动丝杠旋转,将丝杠的旋转运动转换为螺母的轴向移动,从而通过连杆机构拖动身躯和前后单元向前移动,另一部分的控制过程相同。上述动作是管内爬行机构的一个步进过程,循环执行步进过程机器人继续前进,实现管内的均匀连续行走。 2.撑脚机构及其传动 撑脚机构的作用是使管道机器人被支承在管道中心线上。其机构及传动(见图1)由电机16、小齿轮15、齿圈及平面螺纹14、滑杆13、脚靴12组成。当电机16带动小齿轮15和齿圈14旋转时,齿圈背面的平面螺纹驱动滑杆13在筒体10的径向轨道内外伸推动脚靴踩在管壁上,电机反向旋转时,滑杆内缩带动脚靴径向抬起离开管壁。脚靴三套在圆周上间隔120°布置,三套脚靴同步伸缩,其动作与车床三爪卡盘的动作类同。三套脚靴伸出踩在管壁上时,使机器人处在管道的中心线上。为了使机器人在脚靴缩回时,仍能维持在中心线上,安装4组辅助支承轮18,每组三套,在圆周上间隔120°安装,支承轮通过支承柱19、弹簧20分别与支架3和筒体10固连。当撑脚缩回时支承轮使机器人基本上维持在管道中心线上。当机器人行走过程中支承轮遇到障碍时弹簧被压缩通过障碍。 3.牵引机构及传动 牵引机构的作用是拖动机器人前进.牵引机构(见图1)由电机1、螺杆2、螺母5拨销4、拨杆7和支承杆9组成。当电机1带动螺杆转动时,螺母受拨杆的约束不能转动而沿螺杆轴向移动,固连其上的拨销4拨动拨杆7顺时针方向转动,由于脚靴12锁死在管壁上,支承杆9不能向后运动,拨杆7通过销6带动支架3及其

人工智能时代工业机器人的发展趋势

人工智能时代工业机器人的发展趋势 随着社会的飞速发展,科学技术不断进步,工业领域生产模式发生变化,人工智能时代势不可挡,尤其是机器人得到更大范围的推广与应用。工业机器人的突出优势是精准度较高,工作效率高,能够承受较大工作强度,为整个工业领域产量的提升以及质量的提高创造更加优质的条件。由此可见,工业机器人已成为现代工业发展的趋势与方向。文章基于行业发展,详细阐述了工业机器人的特征,探讨其未来发展趋势与方向,以期为整个工业行业的持续性发展提供更大的技术支撑。 标签:人工智能时代;工业机器人;趋势 Abstract:With the rapid development of society,the continuous progress of science and technology,industrial production mode changes,the era of artificial intelligence is unstoppable,especially the robot has been more widely promoted and applied. The outstanding advantages of industrial robots are high accuracy,high work efficiency,able to withstand a greater intensity of work,for the entire industrial field of production and quality improvement to create more high-quality conditions. Thus it can be seen that industrial robot has become the trend and direction of modern industrial development. Based on the development of the industry,this paper expounds the characteristics of the industrial robot in detail,and discusses its future development trend and direction,in order to provide greater technical support for the sustainable development of the entire industrial industry. Keywords:era of artificial intelligence;industrial robot;trend 隨着人工智能时代的到来,互联网技术取得巨大突破,大数据技术成为核心,为工业机器人产品性能的提升提供更加先进的技术支持。在工业机器人发展进程中,其操作趋于简易化,精准度更高,能够广泛应用在诸多领域,投入成本呈现不断降低的趋势。立足工业领域,机器人应用于产品检测、焊接以及搬运等环节。工业机器人的出现强化对人力应用的缓解,在优势上主要体现为较高的生产效率与较高品质的操作,同时,操作持久性更加突出。 1 工业机器人的构成以及类型 从构成上分析,工业机器人主要包含三个部分,即本体、驱动以及控制三个系统。从功能上分析,一种机器人的作用体现在对人类手、手臂的模仿。另外一种更具智能化,有效发挥仿生学的特征,能力更显多样化,自由度更高。在当前的工业领域,之所以选择工业机器人,主要源于其较低的单机价格,便于维修,应用效率较高。 2 人工智能时代工业机器人核心技术分析

气动人工肌肉在仿生机器人中的应用技术技术

气动人工肌肉在仿生机器人中的应用技术(技术) 成果简介:气动人工肌肉驱动器具有较强的柔性及仿生性,其高功率/质量比的特点使之在仿人机器人技术领域中具有无可比拟的优势。对气动人工肌肉的静、动态特性深入进行了建模与实验研究,进行了气动人工肌肉驱动的关节特性分析及位置控制研究。分别研制出气动人工肌肉驱动的仿人灵巧手,以及十四自由度双臂机器人,通过简单的材料制作出性能优异的气动人工肌肉,辅之模糊自适应控制、协调控制等高精度气动伺服控制技术,实现了灵巧手基于数据手套的主从抓持操作、机械臂自动驾驶方向盘等动作。该研究为气动人工肌肉的广泛应用奠定了坚实的理论与工程基础。 项目来源:国家自然科学基金项目 技术领域:新型驱动器,仿人机器人 应用范围:低成本研究性仿人机器人;医疗护理性机器人;家政服务型机器人;空间探索性抓持器。 技术特点:以仿人五指灵巧手骨架为核心,气动人工肌肉驱动,柔索传动。 由一对肌肉驱动一个手指关节,高响应压电比例阀控制气动人工肌肉的内部压力,从而改变肌肉的收缩长度及输出力,最终控制关节角度的变化。采用模糊PID对单关节进行控制,关节空间的轨迹规划来自人手佩戴的数据手套的反馈信息,由此构成实时主从控制效果。灵巧手的外观具有很好的仿人性,亲和力较强,在主从控制下可以完成各种手势运动及简单的抓持操作。双臂机器人采用对称式结构设计,每个手臂均具有七个自由度,其中肩关节有三个自由度,肘关节有两个自由度,腕关节亦有两个自由度。单臂控制器由带重力补偿器和摩擦力补偿器的模糊自适应PID控制,最大的跟踪误差小于 0.08rad。双臂协调控制,即在双臂控制回路之间插入动态模糊协调控制器, 通过对比双臂对应关节的角位移误差大小,按一定模糊规则对各控制量进行补偿。 技术创新:1) 低成本气动人工肌肉的研制;2) 十七自由度仿人灵巧手的研制;3)十四自由度双臂机器人的研制;4)基于数据手套的灵巧手主从控制; 5)双臂机器人的协调控制。 所在阶段:样机 成果知识产权:1)发明专利“一种气动人工肌肉”,公开号CN101306535;2)发明专利“气动人工肌肉驱动的仿人灵巧手结构”,公开号:CN101045300。

一个爬壁机器人采用履带式车轮的发展机制

一个爬壁机器人采用履带式车轮的发展机制 摘要 在本文中,一个新的概念关于爬壁机器人能够攀登垂直平面被提出了。一个连续的拥有15m/min高速攀爬速度通过在两个跟踪轮上安上24个吸力垫实现了。每个跟踪轮旋转时,通过专门设计的机械阀使吸力垫按顺序激活吸附在墙壁上。该工程的分析和跟踪轮详细机制的设计,包括机械阀和整体功能在本文中被描述。这是一个独立的机器人,其中一个真空泵和一个电源是综合性的远程控制。该攀登性能,利用该机制,在垂直钢板上被评定。最后,被提出的是利用田口方法优化实验,最大限度的提高一个关键因素真空压力。 关键词:爬壁机器人;吸垫;履带轮,机械阀,田口方法 在高的地方应用移动机器人作业,如做外墙清洗高层建筑,施工工作,油画大型船舶和检查核电厂储油罐是必要的,因为他们目前执行方式主要是由人工操作,十分的危险。因为这个原因,作为一个特定的研究领域的移动机器人,大量爬壁机器人攀爬垂直表面能力进行了研究和已经在世界各地得到发展[1-4]。大多数爬壁机器人在目前的发展中可主要分两个主要职能:运动和粘附。通过吸力,磁力,微刺联锁和范德华力粘附机制,爬壁机器人能吸附在墙面上。该机制利用磁力吸附只能利用在由磁性材料组成的表面上[4]。 机器人用微刺能够很好附着于粗糙表面,但不能工作在类似玻璃表面和天花板的光滑表面[5]。机器人使用范德华力模仿壁虎的干燥粘连。这个机制是新颖的,它不需要粘附力,但表面粗糙度对其粘附力影响较大,因此实际上需要更多的研究确保其稳健[6]。吸垫被广泛用于工业用途,相对于其他粘附机制目前最适用的和最强有力的机制。 在运动机械装置中,它们大致可以分为腿机制,车轮滑动机制和跟踪机制。一个腿机制的攀爬机器人的优点是他们能够克服凹凸不平表面[2,7]。但是,他们是比较沉重,控制系统复杂。这些问题导致低速和不连续运动。同时,滑动机制相对于腿机制相对简单,但由于连续运动它的速度也很低[3,8]。

竖直管道爬行机器人

竖直管道爬行机器人 小组成员:刘晓燕、周平、时佳、王迪阳、刘传亮 一、设计背景: 随着科学技术的发展,管道在当今社会已经得到了广泛的应用。管道在长期的使用中难免会出现破裂、堵塞等,人们往往为了寻找管道上的一个裂纹而花费大量的人力和物力。如今水平管道的检测、清理、维护已经不再是个难题,但竖直管道中的检测、清理、维护仍然有待解决。而我们设计的机器人正是为满足在竖直管道的爬行而设计的,它具有一定的承载能力,可以成为管道检测、清洗设备的载体、检修的运输工人,使得管道的检测、清洁等工作易于实现。 二、组成介绍: 该机器人由三部分组成,包括一个伸缩模块和两个支撑模块。伸缩模块主要由曲柄连杆构成,利用驱动电机的转动来实现机器人的行走;两个支撑模块结构上完全一样,都是由初始弹簧提供微张力而贴附在竖直管道内壁。由电动机的转动产生推力,使机器人的脚与管壁压紧而锁死,从而产生机器人行走所需的静摩擦力。伸缩模块和支撑模块按一定的顺序工作,从而实现机器人在管道内的爬行。 三、结构设计: (1)支撑架的设计 为满足不同内径管道的需求,将支撑架设计为可伸缩的。同时将上下两组支撑架设计为空间十字交叉形,这样就满足机器人在管道中爬行的稳定性,,并在上下两组支撑架中各安装有被压缩的弹簧,以提供一初始的张力,使摩擦滑块与管道内壁能够充分接触。 (2) 摩擦滑块的设计 摩擦滑块与管道内壁接触的部分,滑块的上部分有圆滑过渡以防止遇到障碍物时机器人被卡死。而且这部分是可拆卸的,对不同材质的管道可选用不同材料的滑块接触面与管道内壁接触。 (3)微电机及曲柄滑块部分设计 微电机通过杆件固定在机器人下肢的正下方,一方面为可降低机器人的重心使机器人在一开始时能够稳定的贴在管道内壁而不下滑,另一方面使上肢与电动

气动人工肌肉驱动仿人灵巧手的结构设计_彭光正

第26卷 第7期2006年7月北京理工大学学报 T ransactions of Beijing Institute of T echnolog y Vol .26 No .7Jul .2006 文章编号:1001-0645(2006)07-0593-05 气动人工肌肉驱动仿人灵巧手的结构设计 彭光正, 余麟, 刘昊 (北京理工大学信息科学技术学院自动控制系,北京 100081) 摘 要:研究一种气动人工肌肉驱动的多指仿人灵巧手的结构设计.通过分析正常人体解剖学,针对人类手掌的外形结构、驱动形式及运动规则,设计了一种5指仿人灵巧手.该灵巧手有5个手指、19个自由度,在外观和功能上与人手接近;手指采用气动人工肌肉驱动,以柔索传动.实验结果表明,该仿人灵巧手具有很好的柔顺性,并且整体外形和手指关节的运动范围均能达到拟人的效果.关键词:灵巧手;人工肌肉;仿生学中图分类号:T P 242 文献标识码:A Structural Design of a Dexterous Hand Actuated by Pneumatic Artificial Muscle PENG Guang -zheng , YU Lin , LIU H ao (Department of Automatic Control ,School of Info rma tio n Science and T echnology ,Beijing I nstitute of Technology ,Beijing 100081,China ) A bstract :A structural devise of a dexterous hand w ith multi -fingers driven by pneumatic artifical mus -cle is introduced .By studying the shape ,structure ,driving -model and the rules of movement of hu -man hand from anthropotomy ,a dex terous hand close to a hum an hand in structure and functions w ith 5fingers and 19DOFs is desig ned .Ex peimental results show that the adoption of pneumatic artifical muscle and artifical tendons makes it mo re flexible .Besides ,this so rt of dex terous hand can match up w ith the effect of personification both in ex ternal shape and the range of movement .Key words :dexterous hand ;pneumatic artificial muscle ;bionics 收稿日期:20051229 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50475163)作者简介:彭光正(1964-),男,教授,博士生导师,E -mail :s mcpeng @bit .edu .cn . 机器人灵巧手是一个高度集成化的机电系统,涉及机械、电子、计算机、控制等多个学科领域.20世纪80年代以来,由于气动人工肌肉技术的发展,将气动人工肌肉作为机器人的驱动装置越来越受到研究者的注意,具有代表性的是英国Shadow 公司研制的人工肌肉驱动的人工假肢[1].将人工肌肉运用于灵巧手的设计,可以使灵巧手更接近于人手. 在国家自然科学基金资助下,作者对人工肌肉 驱动特性做了大量的研究工作,设计出了气动人工肌肉驱动的仿人灵巧手,并对气动肌肉手指关节做 了实验. 1 仿人灵巧手驱动的选择 驱动系统是机器人灵巧手的重要组成部分,用以产生运动和力,对系统的性能和操作能力具有决定性的作用.

六足爬行机器人设计--第2章 六足爬行机器人的方案设计

第2章六足爬行机器人的方案设计 2.1 总体设计要求 技术参数: 自由度数:每条腿有3个,共有16个; 本体体重:≤6kg; 行走速度:≥20mm/s; 设计要求: 能够完成前进、倒退、转弯、摆头、避障等任务,并且便于人工控制。 工作要求: 1)机器人的重量控制在6公斤左右,但是这是设计的爬行机器人,为适应不同地形, 它的最大负重加20%。为1.2公斤; 2)机器人机体运动时离地最低为100mm; 3)机器人机步长不低于50mm; 4)为保证电机良好工作和不至于使电机在重负重下工作,机器人小腿和地的夹角不小 于10度,不大于40度,小腿往内倾斜; 多足爬行机器人的一般设计准则: 1) 能够实现机器人多种姿态间的灵活调整; 2) 机器人机体结构简单、紧凑,重量轻; 3) 机器人整体结构强度高、刚度好、负载能力达到要求; 4) 在满足功能要求的情况下,尽量减少驱动及配套装置数量,简化控制的复杂性。

2.2六足爬行机器人的步态规划 步态设计是实现爬行的关键之一,也是系统控制难易的标志,为达到较为理想的爬行,考虑下列要求: 1)步行平稳、协调,进退自如,无明显的左右摇晃和前后冲击; 2)机体和关节间没有较大的冲击,特别是当摆动腿着地时,与地面接触为软着陆; 3)机体保持与地面平行,且始终以等高运动,没有太大的上下波动; 4)摆动腿胯步迅速,腿部运动轨迹圆滑,关节速度与加速度轨迹无奇点; 5)占空系数β的合理取值。 根据占空系数β的大小可分为3种情况: 1)β=0.5,在摆动腿着地的同时,支撑腿立即抬起,即任意时刻同时只有支撑相 或摆动相; 2)β>0.5,机器人移动较慢时,摆动相与支撑相有一短暂的重叠过程,即机器人 有所有腿同时着地的状态; 3)β<0.5,机器人移动较快时,所有腿有同时为摆动相的时刻,即所有腿同时在 空中,处于腾空状态,因此在交替过程中要求机器人机构具有弹性和较快的速 度,否则难以实现。 通过以上分析,我们设计出β>0.5(β=0.55)的六足机器人步态为满足其平稳性的要求,六足机器人采用占空系数为0.55(即在运动过程中有六条腿同时着地)的三角步态。如图2.1(a)所示,机器人开始运动时,六条腿先同时着地,然后2、4、6三条腿抬起进行向前摆动的姿态准备,另外三条腿1、3、5处于支撑状态,支撑起机器人本体以确保机器人的重心位置始终处于三条支腿所构成的三角形内,使机器人处于稳定状态而不至于摔倒,摆动腿2、4、6抬起向前跨步(如图2.1(b)所示),支撑腿1、3、5 一面支撑机器人本体,一面在动力的作用下驱动机器人机体向前运动半步长s(如图 2.1(c)所示)。在机器人机体移动结束后,摆动腿2、4、6立即放下,呈支撑态,使机器人的重心位置处于2、4、6三腿支撑所构成的三角形稳定区内,同时原来的支撑腿1、3、5经短暂停留后抬起并准备向前跨步(如图2.1(d)所示),当摆动腿1、3、5向前跨步时(如图2.1(e)所示),支撑腿2、4、6此时一面支撑机器人,一面驱动机器人本体,使机器人机体向前行进半步长s(如图2-1(f)所示),如此不断循环往复,以实现机器人的向前运动,由于设计速度并不是非常精确,所以其行进轨迹并不是一条笔直的直线。

人工智能与机器人制造培训心得

1月19日,2018人工智能与机器人开发者大会在浦东新区申港大道200号F区三楼多功能厅盛大开幕,以“知时代,智未来”为主题。该大会聚集和整合各种人工智能领域创新人才,弘扬科学精神,激发全面创新的热情;同时,培育一批技术智能与机器人开发顶尖研发团队,引导各界力量支持创新人才,搭建服务创新团队的平台。会议中邀请了人工智能和机器人领域的专家和众多的企业负责人参加,一起讨论在这个飞速发展的时代,怎么结合人工智能去创造无限的可能 一、人工智能技术前瞻 再会期间了解到了人工智能以及机器人相关的前沿技术和创新思路,当前社会对于人工智能和机器人等词频繁使用,炙手可热。依托百度、腾讯、阿里巴巴、科大讯飞,基于加强机器人创新发展的人工智能创新平台和加强机器人共性关键技术研究,建立完善机器人标准体系及检测认证平台。伴随着机器人技术的突飞猛进,两大平台也开始全面实施。在会议上胡洁教授讲到这么一句话,“智能制造是系统工程,人工智能是锦上添花”现在是要将原来人工智能辅助创新设计发展为人工智能驱动创新设计。目前应用人工智能现状大部为给定一个具体的方案使机器人按照给定的方案去工作,人工智能的另一个境界也就是现在我们发展的目标。要是人工智能通过自己的学习去创新,使人工智能可以做到用自己的方式学习,用自己的方式预测与创新。 二、智能制造的应用 也许人工智能听起来会比较科幻,缺少实际性,在本次会议中不仅仅是对于学术上的交流,有很大一部分是人工智能在生活中,工业上的实际应用。 1、Tesla&Google 随着技术的快速发展云计算、大数据、人工智能一些新名词进入大众的视野,作为人工智能等术在汽车行业、交通领域的延伸与应用,无人驾驶受到了广泛的关注。 2、仿人机器人 仿人机器人顾名思义,就是像人。仿人机器人理论上可以在形态、行为和思维上像人但

磁隙式爬壁机器人的研制_薛胜雄

机 械 工 程 学 报 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING 第47卷第21期 2011年11月 Vol.47 No.21 Nov. 2011 DOI :10.3901/JME.2011.21.037 磁隙式爬壁机器人的研制* 薛胜雄 任启乐 陈正文 王永强 (合肥通用机械研究院 合肥 230031) 摘要:大面积钢质表面预处理(如船舶表面除锈、大型储罐表面除漆等)专用的重载爬壁机器人设计,其技术关键是机器人的吸附效应,即吸附可靠、行走灵活。传统的爬壁机器人有两种吸附方式:真空吸盘式(其不适应重载)和磁吸式(其爬壁运行不灵活)。磁隙式爬壁机器人将真空吸盘式与磁吸式相结合,互补增强机器人的吸附效应,其磁隙结构即将磁履接触壁面吸附改为磁块单独安装不与壁面直接接触,通过调节其间隙改变磁隙效应。该机器人质量75 kg ,且要重载几十米长的超高压软管和真空管,作业时管内充满水,专用于船舶表面自动化除锈等作业,实现了钢质表面用水作业,即除即干不返锈的目标。介绍爬壁机器人的设计原理、受力分析、磁隙效应和工业试验。应用表明磁隙式爬壁机器人满足了重载作业、灵活行进、吸附可靠的诸项要求。 关键词:磁隙式 爬壁机器人 磁隙效应 磁隙吸附 磁隙形成与调节 中图分类号:TH111 Design on Magnetic Gap Adhesion Typed Crawler XUE Shengxiong REN Qile CHEN Zhengwen WANG Yongqiang (Hefei General Machinery Research Institute, Hefei 230031) Abstract :The core technology of heavy-duty attaching robot, applied in large scale steel surface preparation (ships surface rust removal, large storage tank surface paint removal), is the attaching effect which means attach reliably and move neatly. The traditional attaching robot has two kinds of attaching modes: vacuum sucker mode (invalid for heavy-duty) and magnet crawler mode (inflexible move). The magnetic gap adhesion typed crawler combines two kinds of attaching modes to enhance the attaching ability of robot. The magnet gap mode will separate the magnet from the crawler, and the magnet is installed separately which dose not contact the surface, and the attaching ability can be adjusted though changing the gap. The magnetic gap adhesion typed crawler’s own weight is about 75 kg, and carries dozens meters of ultra-high pressure hoses and vacuum pipes which will be filled with water during work. It is applied in ships surface rust automatic removal and achieves water jet rust removal of steel surface and no re-rust. The design principle, stress analysis, magnet gap effect and industry test are introduced. The application shows that the magnet gap mode attaching robot can achieve heavy-duty work, move neatly, reliable attaching and other requests. Key words :Magnetic gap adhesion typed Crawler Magnetic gap effect Magnetic gap adhesion Form and adjust gap 0 前言 巨大尺寸的钢结构(如船舶)表面预处理、大型球罐的焊缝打磨等工程,其传统工艺都是人工砂轮打磨和干气喷砂,污染严重、高空作业危险、尘肺病危及健康、劳动强度很大。随着高压水射流技术的发展,历经了磨料射流、超高压纯水射流和超高压旋转射流技术[1-2], 除锈的湿式工艺作为清洁生产 ? 中国机械工业集团发展基金资助项目(SINOMACH09科244号)。20101124 收到初稿,20110829收到修改稿 新技术大有替代干式工艺之势。新技术应用的执行机构——爬壁机器人成为了研究的新焦点。因为超高压旋转水射流必须贴壁作业,才能以最佳靶距提高除锈质量与效率,避免大量水雾产生,实现用水除锈、即除即干,实现超高压的完全遥控自动化作业,保障高空作业安全。因此,爬壁机器人是超高压旋转水射流技术工程应用的关键。 1 爬壁机器人的发展 图1所示为爬壁机器人除锈成套设备构成。这

人工智能化时代工业机器人的发展

人工智能化时代工业机器人的发展 摘要:随着日臻完善的科学技术,在人们的生产和生活中,开始不断渗透人工 智能。未来发展的必然趋势,就是人工智能。新的历史时期,我国机器人得到了 快速发展。工业机器人凭借着高强度、高效率的优势,在诸多工业领域,逐渐将 人力所取代,由此促进了企业产品质量和生产效率的大幅提升。人工智能时代的 工业机器人的技术更加成熟,使用也更加广泛。基于此,本文对工业机器人发展 现状、趋势以及发展过程中存在不足,需要着重解决的问题进行了探讨,以期促 进人工智能时代工业机器人的发展。 关键词:工业机器人;人工智能;现状;趋势 随着飞速发展的互联网技术,人工智能时代到来,促进了工业机器人的发展。在大数据的支持下,极大的提升了工业机器人产品的性能。使工业机器人向着更 加智能化的方向发展,有着更低的投入成本、更加简单的操作和更高的精准度, 能对不同领域的应用给予满足。工业机器人的出现,能对人工劳动强度进行缓解,将工厂中焊接、搬运、产品检测等工作逐一取代。在节约成本的同时,还促进了 产品质量和生产效率的提高。 1.工业机器人发展现状 1.1不断扩大了工业机器人市场 作为工业生产大国,中国也是最大的工业机器人应用市场。随着不断提高的 经济发展水平,在工业生产中,也不断增大了对工业机器人的需求,随之扩大了 工业机器人市场。与此同时,随着进一步加剧的人口老龄化,对工业机器人的需 求将会更加广阔,由此持续扩大了工业机器人市场需要。 1.2工业机器人企业快速成长 新的历史时期,各大企业开始加大力度研发工业机器人。不管是传统的机器 人企业,还是新兴的互联网企业,都在致力于工业机器人领域的研究。工业机器 人企业的快速成长开始不断完善工业机器人发展体系,并实现了工业机器人的迅 速迭代更新。同时,工业机器人行业也有着更加完善的规范。从工业机器人生产 的质量要求到售后服务,都严格规定了其行业标准,使工业机器人的行业规范不 断完善。 1.3工业机器人技术研发取得突破 一是工业机器人的制造技术和本体设计研发都得到了突破性进展,开始广泛 运用于物流搬运、汽车等领域;二是工业机器人的零件技术也加大了研发力度。 不仅一些减速器企业取得了突破性进展,同时伺服电机设计、生产中的诸多问题 也同时得到了解决,取得了技术性的突破。 2.人工智能时代工业机器人的发展趋势 2.1 增强了工业机器人整体性能,具有更广泛的适用范围 近些年来随着迅猛发展的科学技术,开始在工业生产中应用越来越多类型的 工业机器人。尽管不断降低了机器人的单机,但是却也在不断改善其性能,对于 高强度的工作,能更加精准的完成。例如,利用工业机器人的机械手,能将各种 重复性工作高效完成,并且开始在包装以及安装等多个领域运用。随着人工智能 的发展,开始不断提高了工业机器人的机械手的性能,在工业机器人中运用人工 智能技术,实现高效率、高精度的工作,促进了工业机器人的整体性能的提高。 2.2工业机器人朝生物性和仿生性方向发展 首先,对于一些人们无法完成的工作,利用工业机器人的生物性和仿生性特

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