双爪式爬杆机器人的夹持性能分析 被引量：32

1

作者 江励 管贻生 +3 位作者 周雪峰 杨铁牛 苏满佳 吴鸿敏 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期34-40,共7页

双爪式攀爬机器人已成为一类重要的和主流的攀爬机器人,这类机器人中两端手爪对攀爬对象抓夹的安全性和可靠性是攀爬的前提条件和基本要求,也是一个关键问题。基于此,在介绍自行开发的双爪式爬杆机器人Climbot之后提出这类机器人抓夹圆... 双爪式攀爬机器人已成为一类重要的和主流的攀爬机器人,这类机器人中两端手爪对攀爬对象抓夹的安全性和可靠性是攀爬的前提条件和基本要求,也是一个关键问题。基于此,在介绍自行开发的双爪式爬杆机器人Climbot之后提出这类机器人抓夹圆杆时的夹持力封闭性问题,对封闭性进行论证。分别分析机器人进行平面攀爬和空间攀爬时对支撑端夹持器产生的负载形式,建立其力平衡模型。基于该模型,计算夹持器的各种尺寸参数对夹持性能的影响,并对计算结果进行系统的分析。通过几组攀爬夹持试验对提出的夹持模型进行验证。结果对夹持器的设计和攀爬安全性的保证具有重要的参考和指导意义。 展开更多

关键词 爬杆机器人 抓夹安全性 夹持力封闭 力平衡模型 夹持器设计

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面向任务的可重构模块化机器人构型设计 被引量：18

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作者 吴文强 管贻生 +3 位作者 朱海飞 苏满佳 李怀珠 周雪峰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期93-98,共6页

为解决可重构模块化机器人在应用时如何找到合适的构型来满足特定任务的问题,提出一种面向任务的可重构模块化机器人构型多目标优化方法.讨论该模块化机器人系统的基本结构,包括主要的模块和控制系统的组成结构;在任务描述的基础上,给... 为解决可重构模块化机器人在应用时如何找到合适的构型来满足特定任务的问题,提出一种面向任务的可重构模块化机器人构型多目标优化方法.讨论该模块化机器人系统的基本结构,包括主要的模块和控制系统的组成结构;在任务描述的基础上,给出模块化机器人构型设计的优化模型和流程;针对特定的攀爬任务和操作任务,对模块化机器人的构型进行优化设计.仿真验证了该方法的可行性和有效性.该方法具有面向任务和多目标优化等特点,涵盖了自由度、可达性、耗能等多方面的性能优化,适用于模块化机器人的构型设计. 展开更多

关键词 面向任务 模块化 可重构机器人 构型设计 遗传算法

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仿人机器人视觉导航中的实时性运动模糊探测器设计 被引量：7

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作者 吴俊君 管贻生 +2 位作者 张宏 周雪峰 苏满佳 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期267-276,共10页

针对仿人机器人视觉导航系统的鲁棒性受到运动模糊制约的问题,提出一种基于运动模糊特征的实时性异常探测方法.首先定量地分析运动模糊对视觉导航系统的负面影响,然后研究仿人机器人上图像的运动模糊规律,在此基础上对图像的运动模糊特... 针对仿人机器人视觉导航系统的鲁棒性受到运动模糊制约的问题,提出一种基于运动模糊特征的实时性异常探测方法.首先定量地分析运动模糊对视觉导航系统的负面影响,然后研究仿人机器人上图像的运动模糊规律,在此基础上对图像的运动模糊特征进行无参考的度量,随后采用无监督的异常探测技术,在探测框架下对时间序列上发生的图像运动模糊特征进行聚类分析,实时地召回数据流中的模糊异常,以增强机器人视觉导航系统对运动模糊的鲁棒性.仿真实验和仿人机器人实验表明:针对国际公开的标准数据集和仿人机器人NAO数据集,方法具有良好的实时性(一次探测时间0.1s)和有效性(召回率98.5%,精确率90.7%).方法的探测框架对地面移动机器人亦具有较好的普适性和集成性,可方便地与视觉导航系统协同工作. 展开更多

关键词 仿人机器人 视觉导航 鲁棒性 运动模糊 异常探测

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基于五自由度操作臂的高压线作业的策略与实现

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作者 张峰 郭锐 +2 位作者 吴品弘 苏满佳 刘兴君 《制造业自动化》 北大核心 2014年第23期44-48,52,共6页

设计开发了一种用于完成高压线日常维护作业的五自由度操作臂及其巡检平台,利用其可以代替人完成高压线日常维护作业,任务主要包括:清除导线悬挂异物、修补导线、拆卸防震锤、拆卸弹簧销。主要研究完成日常维护作业的策略以及实现问题,... 设计开发了一种用于完成高压线日常维护作业的五自由度操作臂及其巡检平台,利用其可以代替人完成高压线日常维护作业,任务主要包括:清除导线悬挂异物、修补导线、拆卸防震锤、拆卸弹簧销。主要研究完成日常维护作业的策略以及实现问题,并通过实验验证其正确性以及实用性,但是其控制速度与定位精度之间存在一定的矛盾关系,所以在后续工作中操作臂作业策略还需要进一步优化。 展开更多

关键词 模块化机器人 高压线作业 多功能末端执行器 主从控制

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形状记忆合金驱动的柔性仿人手设计与分析 被引量：1

5

作者 黄东煜 林尚灿 苏满佳 《机械工程与自动化》 2021年第4期12-14,共3页

为提高服务型机器人仿人手的逼真度,从仿生的角度出发,提出一种基于形状记忆合金(SMA)丝驱动的柔性仿人手。设计了仿人手的仿生结构,推导了基于SMA丝的软手指驱动模型,并在制造的软手指上通过实验验证了模型的准确性。最终搭建了完整的... 为提高服务型机器人仿人手的逼真度,从仿生的角度出发,提出一种基于形状记忆合金(SMA)丝驱动的柔性仿人手。设计了仿人手的仿生结构,推导了基于SMA丝的软手指驱动模型,并在制造的软手指上通过实验验证了模型的准确性。最终搭建了完整的柔性仿人手样机,可以实现与人握手和简单的手势展示。 展开更多

关键词 软手指 SMA丝 驱动模型 仿人手样机

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多段可重组软体驱动器的设计与运动学分析仿真

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作者 邱榆 苏满佳 陈宏楷 《机械工程与自动化》 2023年第5期59-61,共3页

软体驱动器是软体机器人的核心组成部分,提出了一种可重组的多段式软体驱动器。首先利用气囊单元与柔性骨架相结合,设计了两种类型的可重组软体驱动器,通过采用不同的拼接方式和拼接段数,可得到多种构型的软体机器人,且针对不同构型的... 软体驱动器是软体机器人的核心组成部分,提出了一种可重组的多段式软体驱动器。首先利用气囊单元与柔性骨架相结合,设计了两种类型的可重组软体驱动器,通过采用不同的拼接方式和拼接段数,可得到多种构型的软体机器人,且针对不同构型的软体机器人建立运动学模型,并在仿真平台上进行了仿真验证。此设计与分析为软体机器人的设计与运动学分析提供了新的思路,具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 多段可重组软体驱动器 软体机器人 运动学模型 仿真

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模块化主从机器人的运动学映射算法 被引量：5

7

作者 苏满佳 吴鸿敏 +3 位作者 谷世超 黄晶 管贻生 刘冠峰 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期725-731,共7页

以模块化主从机器人为研究对象,提出5种基本的运动学映射——PO3映射、O3映射、P3映射、p O3映射与Po3映射,和一种由5种基本映射组成映射序列的遥操作任务实现方法.由5种基本映射组成映射序列是一种通用的遥操作任务实现方法,能应用于... 以模块化主从机器人为研究对象,提出5种基本的运动学映射——PO3映射、O3映射、P3映射、p O3映射与Po3映射,和一种由5种基本映射组成映射序列的遥操作任务实现方法.由5种基本映射组成映射序列是一种通用的遥操作任务实现方法,能应用于绝大部分同构或异构的遥操作系统.此外,对由操作者、主机器人、从机器人和任务对象组成的全闭环控制回路作了分析,着重剖析操作者在控制回路中的正、负双面作用——高智能决策与误差引入.最后,以仿生攀爬机器人夹取球体、抓夹圆杆和方形杆为3种代表性任务,建模、仿真及验证了所提出的遥操作实现方法在操作者正、负双面作用下的可行性,实现的效果既反映了完成遥操作任务的往复过程,也展示了本映射方法的对单个任务的可行性和对多种任务的适应性. 展开更多

关键词 遥操作 模块化机器人 运动学映射 映射序列 操作者误差

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连续软体机器人的结构范型与形态复现 被引量：4

8

作者 苏满佳 张逸鸿 +3 位作者 谢荣臻 朱海飞 管贻生 毛世鑫 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期640-647,672,共9页

为提出连续软体机器人的设计与分析通用理论,根据当前连续软体机器人的运动特征和细长软体生物纵肌结构抽象出通用的结构范型(GSP),并由此建立了连续软体机器人在驱动空间、构型空间和任务空间中的一般运动学.针对这类机器人在构型空间... 为提出连续软体机器人的设计与分析通用理论,根据当前连续软体机器人的运动特征和细长软体生物纵肌结构抽象出通用的结构范型(GSP),并由此建立了连续软体机器人在驱动空间、构型空间和任务空间中的一般运动学.针对这类机器人在构型空间中灵活运动或操作的需求,提出一种细长软体机器人对任意目标曲线的形态复现算法,并采用离散Frechet距离评价形态复现的相似性.通过仿真和实验,以形状记忆合金(SMA)弹簧驱动的双软体模块机器人为例验证了结构范型与一般运动学的正确性.此外,以仿生运动曲线等为目标曲线,以组合案例分析曲线形状、关节数量和关节参数对复现效果的影响.结果表明,软体单元模块数量越多或其最大弯曲角越大,形态复现的相似性越高. 展开更多

关键词 连续软体机器人 结构范型 形态复现 形态相似性

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一种类球面并联腕部机构及其运动学分析 被引量：9

9

作者 张国英 廖亚军 +4 位作者 梁峰 苏满佳 管贻生 刘冠锋 陈新 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期167-175,共9页

采用构型演变法将2自由度球面并联机构Omni-Wrist V演变为一种3自由度2R1T(2转动1移动)的类球面并联机构,并对其运动学特性进行了系统的分析.首先,采用基于约束理论的图谱法对该机构的自由度进行了分析;其次,建立了其等效运动学模型,推... 采用构型演变法将2自由度球面并联机构Omni-Wrist V演变为一种3自由度2R1T(2转动1移动)的类球面并联机构,并对其运动学特性进行了系统的分析.首先,采用基于约束理论的图谱法对该机构的自由度进行了分析;其次,建立了其等效运动学模型,推导了解析形式的正、逆运动学方程,并讨论了其奇异性;最后,采用蒙特卡洛法求得机构的工作空间,并提出一种3维切片法分析其特性.在工作空间分析中,选择水平切片的面积和形状来衡量机构的旋转性能,采用定偏转角切片形成的扇形片径向位移量来表征其平移性能.该并联机构可作为腕部串接于SCARA(选择顺应性装配机械手)或Delta机器人末端,组成混联机器人,应用于需要同时大转角改变姿态和位置的电子或轻工生产等场合. 展开更多

关键词 并联机构 全向腕 混联机器人 3维切片法 工作空间

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双手爪爬杆机器人对杆件的位姿检测与自主抓夹 被引量：10

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作者 胡杰 管贻生 +2 位作者 吴品弘 苏满佳 张宏 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期569-575,共7页

为实现5自由度平面构型的双手爪爬杆机器人Climbot对目标杆件的自主抓夹,提出一种基于2D激光扫描测距仪的杆件位姿检测和自主抓夹方法.首先根据Climbot的平面构型,给出了机器人在两圆杆间过渡时的特殊位姿约束条件.再摆动夹持器使得安... 为实现5自由度平面构型的双手爪爬杆机器人Climbot对目标杆件的自主抓夹,提出一种基于2D激光扫描测距仪的杆件位姿检测和自主抓夹方法.首先根据Climbot的平面构型,给出了机器人在两圆杆间过渡时的特殊位姿约束条件.再摆动夹持器使得安装在上面的激光传感器可以用扫描的方式获取目标杆件上若干中心点位置,并将其拟合出杆件的空间直线方程,即杆件位姿.并基于直线方程,规划出了满足过渡约束条件的自主抓夹运动.最后通过实验分析了杆件中心点位置的检测误差,以及所求杆件位姿相对于实际杆件和Climbot夹持器坐标系的角度误差.相对于杆件尺寸以及夹持器张合度,上述误差均可接受.本文方法能够准确地检测目标杆件的位置信息,并给出合理的抓夹运动规划. 展开更多

关键词 爬杆机器人 杆件位姿检测 自主抓夹 2D激光扫描测距仪

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动态调整操作序列的多机器人无碰运动规划 被引量：9

11

作者 吴鸿敏 苏满佳 +1 位作者 管贻生 陈新 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期651-658,共8页

针对共享工作空间的多台机器人,提出了一种协调无碰运动规划方法.作为离线规划的解耦法,该方法主要分为2个阶段.第1阶段,根据任务需求在不考虑机器人间相互冲突的情况下,通过概率路径地图(PRM)法规划出各机器人与静态环境的无碰路径;第... 针对共享工作空间的多台机器人,提出了一种协调无碰运动规划方法.作为离线规划的解耦法,该方法主要分为2个阶段.第1阶段,根据任务需求在不考虑机器人间相互冲突的情况下,通过概率路径地图(PRM)法规划出各机器人与静态环境的无碰路径;第2阶段,把机器人的路径描述成连续的位形序列后构造系统的状态空间,形象地把所需解决的问题转换成高维状态空间中的连续路径搜索问题.在此基础上,提出了多机器人的避碰策略、运动序列优先级的动态调整方法和改进的A*算法,实现了多机器人系统无碰协调运动规划.通过2个仿真案例验证了该方法的可行性及有效性.结果表明,所提方法能快速、有效地得到多机器人协调无碰运动路径. 展开更多

关键词 多机器人 运动规划 位形空间 概率路径地图 A＊算法

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爬杆机器人能量最优攀爬运动规划 被引量：11

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作者 江励 管贻生 +2 位作者 王建生 周雪峰 苏满佳 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期16-22,共7页

以自行开发的双爪式爬杆机器人Climbot为研究对象,提出一种同时考虑运动学和动力学约束的能量最优的攀爬运动规划方法.首先对机器人的攀爬运动能量消耗进行了数学描述,然后提出了一种能量最优运动规划方法,包括下层关节轨迹规划器、上... 以自行开发的双爪式爬杆机器人Climbot为研究对象,提出一种同时考虑运动学和动力学约束的能量最优的攀爬运动规划方法.首先对机器人的攀爬运动能量消耗进行了数学描述,然后提出了一种能量最优运动规划方法,包括下层关节轨迹规划器、上层路径规划器以及优化路径搜索算法.最后,为了验证此种能量最优运动规划方法的有效性,给出了Climbot攀爬运动的算例,并对计算的结果进行了详细的分析.计算结果反映了该运动规划方法的有效性和可行性. 展开更多

关键词 爬杆机器人 能量最优 轨迹规划 路径规划

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三维气动软体驱动器弯曲建模与分析 被引量：7

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作者 谢荣臻 黄东煜 +2 位作者 苏满佳 管贻生 朱海飞 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第15期157-169,共13页

为设计弯曲性能优越的三维气动软体驱动器,针对单腔通气时驱动器的弯曲变形机理,展开了弯曲特性的研究。首先基于Yeoh模型的能量密度分布函数,结合驱动器弯曲时的静力平衡方程,建立驱动气压与驱动器弯曲角度变形的非线性数学模型;其次,... 为设计弯曲性能优越的三维气动软体驱动器,针对单腔通气时驱动器的弯曲变形机理,展开了弯曲特性的研究。首先基于Yeoh模型的能量密度分布函数,结合驱动器弯曲时的静力平衡方程,建立驱动气压与驱动器弯曲角度变形的非线性数学模型;其次,通过数学模型分析气腔半径、中心圆半径以及壁厚对弯曲的影响,并通过建立单目标多约束优化模型寻找最优尺寸组合;然后通过有限元仿真,进一步研究两腔通气时驱动器弯曲角、偏转角与末端点坐标的变化规律。最后通过对比理论模型、有限元仿真、样机试验的数据。结果表明:在60kPa气压的范围内,理论结果、仿真结果与试验结果的表明上述分析参数对弯曲影响的趋势保持一致,从而验证了理论模型的正确性。上述研究为设计气动软体弯曲驱动器提供了可靠的理论基础。 展开更多

关键词 气动软体驱动器 弯曲性能 变形模型 优化设计 有限元仿真

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