显微手术机器人末端微小型传感器集成研究

为提高显微手术机器人实施手术的效果,需要在机器人末端集成微小型传感器.在提出传感器集成设计要求的基础上,研究机器人末端环钻钻切力和深度的测量机理.采用微型力传感器和微型位移传感器测量手术中的钻切力和深度信息.采用线性滑动轴承和差动测杆机构实现对相应手术信息的测量.开发传感器数据采集卡,用功率谱估计分析传感器数据,并提出两种数字滤波方法来消除干扰信号.两种方法分别适合于PC机的低通、带阻串联结构滤波器和适合于数据采集卡的移动平均滤波算法.钻切实验表明,机器人末端传感器集成满足设计要求,末端环钻可以准确完成手术操作.     

一种三维激光扫描系统的设计及参数标定

基于三维激光扫描系统的移动机器人动态环境地图构建技术是机器人智能感知技术的重要组成部分,而三维激光扫描系统的设计及标定技术对于地图构建的精度有决定性的影响。针对应用于小型移动机器人的三维激光扫描系统低成本、小型化的需求,设计了一套由高精度旋转云台和小型二维激光测距传感器组成的三维激光扫描系统,并提出了一种新的系统参数标定方法以提高三维扫描测量的准确度。该方法使用镂空圆孔标定板作为标定对象以完成对三维扫描特征自动准确获取,并根据非线性最小二乘法对三维激光扫描系统的参数进行优化计算。实验结果表明,所设计的三维激光扫描系统能够准确地测量周围环境的三维信息,实现了以低成本获得高质量环境建模的三维扫描数据技术。      

Dynamic modeling and beating phenomenon analysis of space robots with continuum manipulators

Space robotics has been used extensively in complex space missions. Rigid-manipulator space robots may suffer from rigid-body collisions with targets. This collision is likely to cause damage to the space robot and the target. To overcome such a problem, a novel Continuum-Manipulator Space Robot (CMSR) for performing on-orbit servicing missions is proposed in this paper. Compared with rigid-manipulator space robots, CMSRs are able to perform compliant operations and avoid rigid-body collisions with a target. The CMSR consists of two kinds of flexible components, including solar arrays and continuum manipulators. The elastic vibrations of these flexible components disturb the position and attitude of CMSRs. The beating phenomenon introduced by the energy transfer among these flexible components can cause damage to solar arrays. The complicated dynamic coupling poses enormous challenges in dynamic modeling and vibration analysis. The dynamic model for CMSRs is derived and the mechanism of the beating phenomenon is analyzed in this paper. Simulation results show that an obvious beating phenomenon occurs and the amplitude of the solar arrays increases significantly when the natural frequencies of two kinds of flexible components are close. A method is provided to avoid the beating phenomenon.     

多个自由飞行空间机器人协调操作动力学控制

本文提出了在空间微重力环境下多个FFSR协调操作动力学控制方法。首先建立多FFSR协调操作动力学模型，推导出动力学方程，其次给出了多FFSR协调操作动力学控制方案，并证明了该控制方案的稳定性，最后用计算机仿真验证了所提出的控制方法的正确性。     

基于无线局域网的多机器人通信接口的研究

介绍用于基于无线局域网的多机器人通信 (Multiple Mobile RobotsCommunication)系统的接口的研究。提出中断式和查询式两种方案 :对这两种方案的原理和服务程序分别加以分析和介绍。并且对这两种方案加以对比 ,给出了查询式通信接口的输入数据速率、误码率和通信距离等参数的实验结果。     

基于可操作度的单冗余度机器人容错性指标

当冗余度机器人关节出现故障时,必将影响其灵活性.即使正常操作时具有较高的灵活性,如果关节出现故障也可能导致雅可比矩阵奇异,致使机器人不能沿任意方向运动.针对单冗余度机器人出现一个关节故障的情形,用可操作度分析此类机器人的容错性,并提出新的运动学和动力学容错性评价指标,所给指标计算量小、易于在线实时运算,最后给出优化算例,证实了所给评价指标的有效性.     

利用可编程超声阵列准确定位目标点位置

设计和制作了一种用于移动机器人环境探测的可编程设定工作模式的超声波传感器阵列,阵列中的每个超声传感器都可以被编程设定为发射/接收器或接收器.当某个传感器是发射/接收器时,其它传感器都设定为接收模式,使系统在探测过程中始终工作于单发/多收的状态,能够比传统的多超声传感器系统获得更多的冗余信息.利用几何学的相交定位法融合每次探测所得到的数据,实现对目标点的准确定位,通过衡量目标点之间的欧式距离来区分多个目标.实验结果表明,这种新的探测系统只需要一个探测周期,就可以实现对单目标和多目标的准确定位,比传统的多超声系统具有更高的探测效率.     

结构光三维视觉及其在工业中的应用

介绍结构了光三维视觉原理及实现方法，讨论了结构光三维视觉在工业视觉检测和机器人的导引中的应用，所列实例体现了结构光视觉应用的最新研究成果。     

VARIABLE STRUCTURE MODEL－FOLLOWING ADAPTIVE CONTROL DESIGN FOR ROBOT MANIPULATORS

ＶＡＲＩＡＢＬＥＳＴＲＵＣＴＵＲＥＭＯＤＥＬ－ＦＯＬＬＯＷＩＮＧＡＤＡＰＴＩＶＥＣＯＮＴＲＯＬＤＥＳＩＧＮＦＯＲＲＯＢＯＴＭＡＮＩＰＵＬＡＴＯＲＳＺｈａｏＤｏｎｇｂｉａｏ；ＺｈｕＪｉａｎｙｉｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎ...     

机器人力控制研究综述

回顾了机器人力控制研究历史及目前的力控制研究现状；详细分析了现有的四种研究策略：阻抗控制、力／位混合控制、自适应控制策略、智能控制新策略；阐述了作者提出的“力／位并环控制”的智能新策略；提出了机器人力控制的四大关键问题：位置伺服、碰撞冲击及稳定性、未知环境的约束、力传感器；文末展望了力控制研究的发展趋势——智能控制。