矫形外科机器人技术及应用研究

从矫形外科临床手术的角度,讨论了矫形外科机器人技术及矫形外科机器人辅助手术系统的结构组成.结合矫形外科手术的临床特点和矫形外科机器人的功能,将矫形外科机器人系统的结构分成五个部分:计算机控制、机械本体、传感器、视觉、操作系统.并通过对矫形外科机器人系统这几个部分的阐述,分析了矫形外科机器人系统各组成部分在临床手术过程中的功能及应用特点,从机器人的本体设计、空间布局、控制系统结构、操作方式等方面,提出了矫形外科机器人临床应用过程中的安全策略.在总结矫形外科机器人的临床应用特点的基础上,探讨了矫形外科机器人的研究热点和应用前景,为矫形外科机器人的设计提供方法和设计依据.     

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);     

机器人动力学参数辨识

本文研究了机器人动力学参数辨识问题。首先,从机器人动力学Lagrange方程推导出一种适用于多自由度机器人动力学参数辨识的新动力学模型。接着,系统地研究了该模型在参数辨识中的应用。最后,给出了一个三自由度机器人机构的动力学参数辨识的计算机仿真算例。     

航天简讯

意大利提出机器人飞船草案由意大利Tecnospazio学会提出的机器人宇宙飞船的草案,目前正由不久前成立的意大利空间局(ASI)审议。这个取名Proteus(海神)的机器人将被用来执行计划中的美国空间站的运转和维修任务,特别     

室内多移动机器人协同建图与路径规划

多机器人协同定位与路径规划是协同侦察、作战等场景中的首要问题,其难点在于如何在未知环境下完成自主定位。提出了将多机器人同步定位与构图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)系统应用于室内环境,,以解决此问题。针对机器人定位存在的相关定位误差,采用了增加惯性测量单元的方法,以进行修正。为解决单个机器人在构建地图时速度较慢的问题,将基于坐标变换的方法用于多机器人的地图融合。此外,基于冲突检测和冲突规避思想,对多机器人路径规划方法进行了研究,并将其部署在了多机器人系统中。实验结果表明,采用多机器人协作进行环境探测,在确保全局地图信息完备的同时,可以提高构图效率。基于冲突规避的多机路径规划方法,可以为机器人个体规划出无碰撞路径,机器人可以根据该路径到达目标位置。     

六轮腿式机器人结构设计与运动模式分析

复合运动模式机器人是移动机器人研究的热点之一。轮腿复合式机器人综合了轮式机器人的快速性和腿式机器人的灵活性,能更好地适应复杂地面环境。设计了一种圆周对称的六轮腿式机器人,其新型的轮腿组合方式使其在不增加多余驱动的基础上,通过改变自身构态实现轮腿运动模式的切换,降低了结构的复杂性,避免了轮子当作足在行走过程中磨损造成的不良影响。给出4种典型"3+3"三角周期步态和不同步态行走过程中的等效机构,建立了单腿正运动学和逆运动学模型,分析了不同步态间切换过程。根据机器人的特殊轮腿结构进行了轮腿运动模式切换规划,并分析了轮式运动和轮行过程中的转向问题,建立了4种轮行转弯运动学模型。通过轮腿式机器人样机试验,验证了其步行运动、轮行运动以及不同运动模式切换的能力。      

HAL 9000的宿命:服从还是反抗——科幻电影的机器人三定律

在今天我们能够想象的条件下,机器人的行事原则只能是人类事先为它规定的,机器人必须执行它主人的任何指令,包括大规模屠杀人类的指令.机器人三定律只能是善良人类的道德自律,根本不可能对科学狂人或邪恶之徒(这两类人都是科幻影片中经常出现的)有任何约束力.     

基于能耗最优的多足机器人综合步态优化方法

为综合研究步态参数、摆动腿足端轨迹和机身运动轨迹对多足机器人步态稳定性和能耗的影响,文章提出一种基于能耗最优的多足机器人综合步态优化方法,将步态优化过程转换为两个嵌套的子优化问题。首先,采用一种基于零力矩点稳定性理论的机身运动轨迹规划方法,针对给定的下一步落足点和支撑多边形,规划机身运动轨迹,在保证机身轨迹连续平滑的同时,确保机器人在迈步过程中的稳定性。其次,提出一种基于能耗指标的周期性步态优化方法,建立足式机器人虚拟样机模型作为步态优化模型,对步态参数、摆动腿足端轨迹和机身运动轨迹同时进行优化,保证机器人的步态稳定性,得到使机器人前进单位距离能耗最小的步态。最后,搭建足式机器人虚拟样机仿真平台,仿真结果表明,采用本文的步态优化方法,在保证机器人平稳前进的同时,机器人前进单位距离能耗与优化前相比降低了约14%。     

机器人预见控制方法的研究

提出了一种机器人高精度路径控制的有效方法－－以面积误差作为评价函数的预见控制方法。该方法从目标路径与实际路径之间的面积误差评价函数值最小化观点出发，运用逐次最优化原理来求取最优预见控制输入，它的特点是在每一采样时刻都要更新反馈系数和预见前馈系数，由于这些系数都是离线计算，因此并不影响实时控制速度，最后，通过实际机器人仿真，结果表明，该方法对于满足机器人高速度、高精度的要求是行之有效的。     

太空机器人浅说

截至 2 0 0 0年底 ,人类已向太空发射了各种类型的航天器 5 375个 ,它们包括三大类 ,即人造地球卫星、载人航天器和空间探测器。这些航天器不论是无人的 ,还是载人的 ,都具有自动化工作的能力 ,是高度自动化机器 ,但它们绝大多数还不属于“机器人航天器”或“太空机器人”。1　概述机器人是自动化机器发展到高级阶段的产物。它具有人的基本特点和功能 ,而不在于是否具有人的外形。根据机器人专家斯灵的定义 ,机器人应具备四要素 :(1)上肢——机械臂、机械手 ,能抓举、搬动物体 ;(2 )下肢——腿或轮子 ,能走步、转向或移动 ;(3)脑和神经中枢…     

人类将被机器人代替?

<正>机器人(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新的家族。是科幻作家笔下最感兴趣的题材,对于未来的世界,机器人将充当什么样的角色呢?     

基于智能空间的家庭服务机器人混合定位方法

智能空间在家庭服务机器人的应用中具有重要的作用,服务机器人的定位是其中的难点.首先提出了一种家庭环境下实现服务机器人进行家庭辅助操作的智能空间架构,然后对一种低成本的服务机器人混合定位方法进行了研究,该方法首先基于加权概率匹配定位算法的无线网络信号强度确定位置范围,然后读取智能空间中的无线射频标签进行位置计算,最后基于比例不变特征变换算法进行最终位置的视觉定位.在家居环境下的实验证明了该混合定位方法的有效性,该混合定位方法为服务机器人走入家庭提供了一种低成本、高可靠性的定位解决方案.     

基于四元数表示法的机器人基坐标系标定方法

在多机器人协同、运动学参数辨识和机器人离线编程等作业任务下,需要标定出机器人基坐标系在世界坐标系中的精确位姿.提出和实施了一种利用四元数表示法进行机器人基坐标系精确标定的方法.利用指数积公式,建立机器人的运动学模型.利用外部测量设备,测量出5个不共面的工具中心点,并记录对应的机器人关节位形.以基坐标系位姿对应的旋转矩阵元素为变量,建立不相容方程组,并求出基坐标系位姿的初步齐次矩阵.由于测量误差和截断误差,初步齐次矩阵的旋转矩阵部分不能满足单位正交阵的性质.利用四元数的几何约束条件,建立罚函数形式的目标方程,将初步齐次矩阵进行正交化修正.通过一系列的实际机器人的标定试验,验证了该标定方法的正确性,并提高了机器人末端的定位精度.      

日本空间机器人的发展概况

80年代末期,许多国家和机构都相继制定了以空间站和空间平台为中心,以进行材料加工为主的“空间工厂计划”。要顺利地完成这一计划,就离不开空间自动化技术,空间机器人也无异要在空间自动化的进程中起着重要的作用。正如产业机器人在工业自动化的进程中起到了极其重要的作用那样。被称为“机器人王国”的日本对空间机器人的研制情况普遍引起了人们的注意。日本有一个雄心勃勃的空间开发计划。     

点样机器人工作路径分析

点样机器人是制备微阵列生物芯片的核心设备.在分析了点样机器人的工作过程以及系统结构组成的基础上,着重对点样机器人制备微阵列生物芯片所消耗的工作路径进行了理论分析和详细分类.在已知样品种类、玻片数量、样品点阵列模式、点样针阵列模式等给定参数的前提下,将工作路径分为z轴点样针路径长度、xy轴点样路径长度,而后采用类似图形树的分类方法给出了详尽的迭加计算方法与公式,对主要影响因素进行了深入研究.实验表明该方法快捷准确可行,可用于工程分析.其对点样机器人的结构设计与路径规划都具有指导意义.     

航天科工智能机器人精彩亮相国际机器人展会

近日,2013中国国际机器人展览会在上海举行。中国航天科工集团公司三院33所携焊锡机器人、涂胶机器人、绕线机器人等四种小型工业机器人和MGW-50K移动机器人产品集中亮相。展会期间,这些具有航天背景的机器人吸引了来自农业、消防、加工企业等多个领域厂商的关注。中国国际机器人展览会创     

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？     

空间机器人退步控制器设计

 针对带任意节机械臂的空间机器人,采用退步法设计了基座姿态与机械臂受控的复合控制器。所设计的控制器以机械臂末端在工作空间中的位置和姿态、机械臂在关节空间中的关节角、关节角速度、基座姿态角和姿态角速度为反馈变量,可直接实现机械臂在工作空间的控制任务,避免了从工作空间到关节空间的运动学规划及Jacobian矩阵求导,同时,通过对基座的姿态控制能扩展机器人的功能,改善机械臂的动力学奇异特性。以某个带有6节机械臂的空间机器人为背景进行了数学仿真,验证了所设计的控制器的有效性。     

基于改进蚁群算法的多机器人任务分配

任务分配是多机器人系统需要解决的首要问题.针对传统蚁群算法求解多机器人任务分配收敛速度慢且易陷入局部最优问题,提出了改进蚁群算法.考虑多机器人任务分配问题,建立多旅行商问题模型,采用蚁群算法优化出解空间,然后采用遗传算法中的变异算子对每个机器人执行任务的顺序进行优化,并根据模拟退火过程中Metropolis准则以一定的概率接受优化过程中较差的解.在复杂约束条件下,为解决蚁群算法收敛速度慢且易陷入局部极小问题,引入局部优化变异算子和改进模拟退火算法.仿真结果表明,改进蚁群算法可以更好的解决多机器人任务分配问题.     

柔性机器人动力学建模的一种方法

提出一种建立具有柔性关节的多柔杆机器人动力学方程的方法.首先给出了柔性关节及柔性臂杆的简化模型,然后利用Kane方法和假设模态法推导出完整的动力学方程并给出了递推公式.在此基础上利用一个算例研究了臂杆柔性与关节柔性对机器人动力学响应的影响.结果表明:所建立的动力学模型更接近于实际的柔性机器人系统;臂杆柔性与关节柔性都起着非常重要的作用,因此在柔性机器人的动力学建模与控制中应充分考虑它们的影响.