人类将被机器人代替？

机器人（英文Robot）是捷克作家查培克在20世纪20年代写的剧本《罗莎姆万能机器人公司》中的主角。它的出现给人类大家庭增加了一个全新的家族，它也是科幻作家笔下最感兴趣的题材。那么，对于未来的世界而言，机器人将充当什么样的角色呢？     

聪明贝贝--类人机器人

提起机器人,朋友们都不陌生,有些朋友脱口就能说出一大串机器人的名字:铁臂阿童木、霹雳五号、奥特曼等,这些都是小说或影视作品中的主人翁,现实中的机器人什么样呢?2000年11月29日,由国防科技大学自行研制成功的中国第一台类人型机器人首次向世人亮相。这个名叫“先行者”的机器人高1.4米,重20千克,可前后左右走动,可以转弯、上     

机器人:朋友还是敌人?

机器人是20世纪人类的伟大发明之一,它的身影活跃在空间、天空、地面、大洋海底,从工业拓广到农、林、牧、渔,甚至进入寻常百姓家,人类在与机器人共处中也常常有一些隐忧,机器人会不会发疯?会不会有朝一日统治人类?     

空间用机器人

在以往空间开发中,宇航员是主角。随着空间技术的发展,在今后空间的开发中,机器人将逐步担任主角,人将逐步退下来。没有机器人就不能建造美国空间站,要想进行空间站试验,机器人将是“实验室主任”。一、空间机器人的特殊性空间用机器人是下一代机器人中的重要成员,它具有一定的特殊性。下一代机器人的应用领域如下: (1)农林、水产业; (2)社会资本配备(建筑、土木、电力、矿业);     

柔性机器人避动力奇异方法的研究

对柔性机器人避动力奇异的方法进行了研究,得出当机器人第i阶模态频率与模态激振力某阶频率相等,且模态激振力比较大时,机器人就会出现动力奇异问题的结论;分析了机器人的结构参数和运动参数是影响其固有频率的因素,提出了在不改变机器人预定工作任务的情况下,对已有的机器人可以通过在其柔性臂上附加一质量块以调节机器人的固有频率,从而避免动力奇异问题的发生;同时给出了附加质量块的规划策略,并以一末杆为柔杆的空间三杆机器人为例,验证了所提方法的有效性.该方法也适用于其它一般机械系统.     

我,克隆人

阿西莫夫在他1950年出版的小说<我,机器人>中提出了"机器人三法则":①机器人不得伤害人类,或者坐视人类遭受伤害;②机器人必须服从人类的命令,除非该命令违背第一法则;③在不违背第一法则与第二法则的情况下,机器人必须保护自己.     

Stewart台体并联机器人位置正解

为获得Stewart台体并联机器人位置正解的解析解,使用分次字典序Groebner基和Sylvester结式相结合的代数方法对该问题进行研究.利用计算代数中的分次字典序Groebner基算法,计算该机器人位置正解封闭数学模型的分次字典序Groebner基;从得出的51个基中选取20个基,构造20阶Sylvester结式,分析符号形式方程组的变量次数,可以直接得出该机器人位置正解一元高次方程的次数为40且最多有40组解的结论,其结果与前人的完全一致,但结式的尺寸却小得多.为了对结果进行验证,使用同伦连续法对同一个数字算例进行计算,两种方法得到结果一致.为并联机构位置正解的研究提供了一种新的有效算法.     

太空抢险

著名科幻作家亚瑟·C·克拉克在名著《2001 年:太空探险》中描述了一个漫长的宇宙航程中电脑反叛的故事,在飞船“发现号”上,计算机 HAL由于无法抵抗孤独的威胁,最终成了人类杀手。若干年来,有关宇航过程中电脑杀人的故事屡见不鲜。青年作家星河反其道而行之,在下面的短篇中,他充满激情地讴歌了为人类太空保卫事业勇于献身的机器人的形象。 星河,1967年出生,90年代最有影响的科幻名人。他的创作包括短篇小说《朝圣》、中篇小说《决斗在网络》、长篇小说《网络游戏联军》、《残缺的磁痕》和《异域追踪》等。星河现在是北京作家协会合同制专业作家、中国科普作家协会会员。     

基于标定及补偿提高串联机器人定位精度方法

在使用串联机器人进行定位操作前,首先需要对机器人基坐标系与测量坐标系进行位姿关系的标定,针对具有隐藏机器人基坐标系以及机器人法兰坐标系的串联机构,本文提出一种等价变换思想并结合应用激光跟踪仪测得机器人末端靶标点的坐标数据建立标定矩阵方程,应用罗德里格矩阵变换将标定方程转化为三元二次矩阵方程形式,采用最小二乘法和牛顿迭代法求出数值解进而完成机器人基坐标系与测量坐标系标定的方法。然后应用这种方法进行标定试验得到了20组标定结果,通过比较标定结果偏差进而验证了这种方法的正确性。最后,本文验证了应用这种标定方法的标定结果并结合一种新的位姿补偿算法后,能极大地提高机器人末端的定位精度。     

直角坐标装配机器人动态特性实验研究

运用实验分析法,对863直角坐标机器人进行了动态特性测试.测量了机器人在空载和负载工况下,终端突然停止运动时的振动波形和衰减时间;进行了机器人在工作范围内典型位置的振动模态分析;提出了改善直角坐标机器人动态特性的建议.      

基于高斯过程的机器人自适应抓取策略

在机器人抓取作业时,目标物体的位姿经常发生变化。为了使机器人在运动过程中能够适应物体的位姿变化,提出了一种基于高斯过程的机器人自适应抓取策略。该方法建立了从观测空间到关节空间的映射,使机器人从样本中学习,省去了机器人视觉系统的标定和逆运动学求解。首先,拖动机器人抓取物体,记录物体的观测变量和机器人的关节角度;然后,利用记录的样本训练高斯过程模型,实现观测变量和关节角度的关联;最后,当得到新的观测变量时,通过训练的高斯过程模型得到机器人的关节角度。经过训练后,UR3机器人成功抓取了物体。     

纪念张启先院士诞辰80周年

北航机器人研究所是由张启先院士于1987年创建。目前,北航机器人所是一个集教学、科研、开发为一体的研究实体,主要从事机械学及机器人技术方面的理论研究和技术开发。本所现有工程院院士1名,长江学者特聘教授1名,教授7名,副教授7名,讲师5名,具有博士学位的教师占教师总数的70%。在站博士后4人,博士、硕士研究生共计140余人。 本所是“机械设计及理论”全国重点学科;“211工程”及“教育振兴计划”机械学及机器人技术重点建设单位;“机械设计及理论”硕士/博士学位学科点;“机械工程”博士后流动站。多年来本所已完成教学、科研项目累计百余项,其中获国家及部级一、二等奖8项,国家发明奖和国家自然科学奖1项,申请专利40余项,发表研究论文200余篇,主要科研成果有七自由度机器人、多指灵巧手、空间作业机器人系统、医疗外科机器人系统、微小型仿生机器人系统、建筑清洗机器人系统、精密微操作机器人。     

曲面幕墙清洁机器人攀爬技术

针对国家大剧院超椭球外表面的清洗问题,设计了一种新型自攀爬机器人.机器人具有全方位运动能力,相对于擦洗运动而言,攀爬运动是影响机器人作业安全性的主要因素.分析了攀爬运动的运动学模型,利用拉格朗日方法对该状态下的动力学问题进行了研究,并针对攀爬运动的特殊性,对机器人前后俯仰支撑控制问题进行分析,结合建筑物表面特点并依靠仿真,得到机器人作业过程中俯仰机构受力分布曲线,为机器人攀爬支撑力的切换提供了理论依据.      

柔性冗余度机器人动力学规划

考虑机器人的结构柔性,研究了利用冗余度机器人的"自运动"同时进行振动抑制和机器人关节力矩优化的方法.研究表明,在进行柔性冗余度机器人的动力学优化时,应从振动和关节力矩两方面考虑.若单考虑振动抑制,机器人的关节力矩将可能无穷增大,使算法失效;若单考虑关节力矩优化,机器人臂末端的振动将有可能发散.这里给出的算法同时考虑了这两方面.不同于冗余度机器人传统的优化方法--机器人雅克比矩阵的零空间优化法,这里从最优控制论的方法着手,研究了考虑结构变形的冗余度机器人利用其自身的"自运动"进行振动抑制和关节力矩优化.仿真结果,证明了这种优化方法是完全可行的.     

一种机器人球腕的模型优化方法

许多机器人的共同特点是在操作臂末端安装了球腕.球腕是机器人上一个重要的独立结构,它的静态误差必然影响操作臂末端执行器的位姿精度.以机器人末端的球腕作为独立的研究对象,在静态误差分析的基础上,提出了一个评价球腕精度的综合指标.根据这一指标建立优化模型,对存在静态误差的球腕模型进行优化,从而建立新的球腕运动学模型.应用新模型进行运动学及动力学解算,可以减小机器人球腕的位姿误差,特别是减小具有较大静态误差的机器人球腕的位姿误差.通过对机器人球腕进行的局部优化,整个机器人末端执行器的运动精度将在一定程度上有所提高.      

在轨空间机器人参数辨识研究

文章以在轨自由漂浮空间机器人为研究对象,建立了基于空间算子代数的空间机器人运动学模型,研究了机器人本体和所抓取未知目标卫星的参数辨识问题,如本体和未知目标的质心、质量以及惯量张量等参数。首先基于空间算子代数理论建立空间机器人运动学符号模型;然后基于线动量及角动量守恒方程即可对空间机器人本体和未知目标卫星进行未知参数的辨识;随后分析了机器人的参数对辨识过程的影响以及参数辨识对控制规律的影响。在地面实验室中验证了本参数识别方法的可行性以及效果。     

倒锥面高层玻璃幕墙清洗机器人设计

为满足倒锥面高层玻璃幕墙清洗机器人对小质量、高可靠性、高安全性的要求,提出了运动驱动分散配置、主运动与辅助运动一体化、主运动柔性驱动的机器人结构设计原则;针对具体建筑结构设计了完备的清洗机器人系统,讨论了机器人对作业对象遍历运动和吸附、清洗功能的实现方法;分析了机器人系统对建筑结构误差的适应能力,证明了柔性驱动结构的可行性.在上述基础上开发了倒锥面高层玻璃幕墙清洗机器人系统,并进行了现场试验,证明了系统的实用性和可靠性.该系统已成功应用于机场指挥塔幕墙的清洗作业.      

脑外科机器人视觉伺服研究

定位精度是脑外科机器人系统一个最重要的指标.提出了利用视觉伺服提高脑外科机器人系统定位精度的方法.根据机器人辅助脑外科手术的特点,选择基于位置的末端点闭环的视觉伺服方式,提出了一种利用机器人运动信息对机器人的特征点进行视觉跟踪定位的稳定可靠的方法.针对病人体内病灶点在摄像机图像中不可见的问题,推导了脑外科机器人系统的视觉伺服控制律.采用视觉伺服的方法后,系统定位精度有了很大提高,系统定位误差主要由靶点映射误差引起,受机器人绝对定位误差的影响不大.手术过程模拟和定位精度测试验证了该方法的有效性.      

骑座相贯线焊接机器人运动学分析及仿真

针对复杂相贯线曲线机器人自动焊接的特殊要求,开发了骑座式相贯线焊接机器人,并通过对机器人结构进行合理简化建立了机器人的D-H连杆坐标系.根据D-H连杆坐标系,推导了机器人的运动学正解方程和逆解方程,并结合机器人关节变量的取值范围,确定了逆解的唯一性.然后通过Matlab仿真软件对机器人的运动学进行了仿真,结果表明所得的机器人正、逆运动学方程完全正确.仿真误差表明所得结果完全可以满足工程需要,为相贯线焊接机器人的轨迹控制和离线编程提供了依据和算法支持.      

机器人全闭环定位误差因素敏感度分析

针对因影响定位误差因素较多而不易对机器人定位误差进行准确标定的问题,首先建立了基于雅克比矩阵的机器人全闭环定位误差数学模型;然后给出了用于分析各因素单点敏感度的机器人单因素微分定位误差及相对单因素微分定位误差公式;接着采用正交实验法设计了能全面反映机器人定位误差分布的姿态样本空间并基于区间概率密度给出了单因素综合微分定位误差及相对单因素综合微分定位误差公式;最后通过仿真分别分析了机器人各因素对其定位误差影响的单点敏感度及多点综合敏感度,为进一步进行机器人定位误差的标定打下了基础.