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空间柔性双臂机器人系统建模、控制与仿真研究 被引量:33
1
作者 苏文敬 吴立成 +1 位作者 孙富春 孙增圻 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2003年第8期1098-1100,1105,共4页
空间柔性多臂机器人系统是高度非线性,强耦合的动力学系统,其动力学的研究是比较复杂和困难的问题.本文针对极为复杂的空间柔性双臂机器人系统,建立了其系统动力学模型,利用逆动力学控制算法对该动力学模型实现了轨迹跟踪控制,仿真结果... 空间柔性多臂机器人系统是高度非线性,强耦合的动力学系统,其动力学的研究是比较复杂和困难的问题.本文针对极为复杂的空间柔性双臂机器人系统,建立了其系统动力学模型,利用逆动力学控制算法对该动力学模型实现了轨迹跟踪控制,仿真结果表明该方法具有较好的控制效果,分析了在仿真过程中出现的有关数值算法的问题. 展开更多
关键词 空间柔性双臂机器人 动力学建模 逆动力学控制 数值仿真
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双足爬壁机器人壁面凹过渡步态规划研究 被引量:26
2
作者 王洪光 姜勇 +1 位作者 房立金 赵明扬 《智能系统学报》 2007年第4期40-45,共6页
针对腿足式爬壁机器人在壁面过渡时的步态规划问题,以一种真空吸附式双足爬壁机器人为研究对象,在步态分析的基础上,基于有限状态机建立了机器人的步态模型,进而提出了基于加权插值和BP神经网络的双足爬壁机器人壁面凹过渡在线步态规划... 针对腿足式爬壁机器人在壁面过渡时的步态规划问题,以一种真空吸附式双足爬壁机器人为研究对象,在步态分析的基础上,基于有限状态机建立了机器人的步态模型,进而提出了基于加权插值和BP神经网络的双足爬壁机器人壁面凹过渡在线步态规划算法,为提高机器人壁面过渡的自主控制能力奠定了基础.仿真分析和实验结果表明,该步态规划算法对于实际的机器人系统是有效的和可行的. 展开更多
关键词 双足爬壁机器人 有限状态机 壁面凹过渡 步态规划
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水下机器人主动升沉补偿系统研究 被引量:25
3
作者 杨文林 张竺英 张艾群 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2007年第3期68-72,共5页
介绍一种基于水下机器人常规液压收放绞车的主动升沉补偿系统,利用加速度传感器获得母船的升沉运动信号,控制绞车的运转来降低母船的升沉运动对水下机器人的影响。通过理论计算建立主动升沉补偿系统的数学模型,仿真分析绞车运动对水下... 介绍一种基于水下机器人常规液压收放绞车的主动升沉补偿系统,利用加速度传感器获得母船的升沉运动信号,控制绞车的运转来降低母船的升沉运动对水下机器人的影响。通过理论计算建立主动升沉补偿系统的数学模型,仿真分析绞车运动对水下机器人升沉运动的补偿效果,并利用主动升沉补偿系统实验台验证基于常规液压收放绞车的主动升沉补偿方案的可行性。 展开更多
关键词 主动升沉补偿 绞车 水下机器人 加速度传感器
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机器人化纳米操作系统驱动器驱动与探针定位研究 被引量:6
4
作者 田孝军 王越超 +2 位作者 席宁 董再励 李文荣 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1223-1228,共6页
对基于AFM的机器人化纳米操作系统而言,一个关键问题是如何实现纳米操作时探针的高精度驱动与定位。对此,本文基于对压电陶瓷驱动器的迟滞/非线性特性及现有驱动方法的详细分析,提出"基于复现扫描轨迹的驱动方法"来对操作时... 对基于AFM的机器人化纳米操作系统而言,一个关键问题是如何实现纳米操作时探针的高精度驱动与定位。对此,本文基于对压电陶瓷驱动器的迟滞/非线性特性及现有驱动方法的详细分析,提出"基于复现扫描轨迹的驱动方法"来对操作时的驱动器进行驱动;另外,还对管式驱动器弯曲运动所产生的运动学耦合误差、探针悬臂变形所引起的针尖偏移误差进行了定量分析与补偿。采用上述驱动方法及进行误差补偿后,可以大大提高探针的定位精度,从而使纳米操作与装配得以高精度进行。纳米刻画实验验证了该新型驱动方法及误差补偿的有效性。 展开更多
关键词 驱动器驱动 探针定位 复现扫描轨迹 运动学耦合误差 悬臂变形
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CT与C型臂辅助遥控型脊柱微创手术机器人系统打孔可靠性研究 被引量:11
5
作者 张鹤 王洪伟 +2 位作者 韩建达 赵忆文 周跃 《第三军医大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第13期1314-1317,共4页
目的利用术前电子计算机X射线断层扫描技术(CT)和术中C型臂X线机辅助遥控型脊柱微创手术机器人系统进行牛脊骨标本打孔,评价该系统的精确性。探讨实验前CT、术中C型臂系统辅助遥控型脊柱手术机器人系统打孔的可行性。方法遥控型脊柱微... 目的利用术前电子计算机X射线断层扫描技术(CT)和术中C型臂X线机辅助遥控型脊柱微创手术机器人系统进行牛脊骨标本打孔,评价该系统的精确性。探讨实验前CT、术中C型臂系统辅助遥控型脊柱手术机器人系统打孔的可行性。方法遥控型脊柱微创手术机器人系统由中科院沈阳自动化研究所与第三军医大学新桥医院骨科合作研发,可进行遥控打孔。由于该系统目前尚不能与虚拟手术系统或导航系统结合,因此本实验中预先在牛脊骨标本棘突置入克氏针作为标志物,然后进行CT摄影并以此为依据进行术前计划。根据C型臂X线机影像调整手术机器人系统前端夹持气钻位置,当C型臂X线机影像显示该气钻位置与椎弓根理想置钉位置重合时,遥控机器人系统进行打孔操作。之后再次拍摄CT并评估该系统精确性。结果遥控脊柱微创手术机器人系统进行打孔操作,可避免打孔过程中X射线对医师的损伤,该系统平均打孔时间为330(280~378)s/孔,平均X线透视次数为6(5~8)次。打孔数据与计划角度差值无统计学差异(P=0.209)。该系统存在一定的学习曲线,熟悉该系统后,应用此方法角度偏差能控制在4°之内。结论脊柱微创手术机器人系统打孔精确,利用实验前CT扫描结果进行实验前计划,根据该计划辅以C型臂系统遥控脊柱微创手术机器人系统进行打孔具有可行性。 展开更多
关键词 计算机辅助骨科手术 机器人 微创脊柱外科
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蛇形机器人平面运动控制方法的研究 被引量:5
6
作者 李斌 叶长龙 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期29-33,共5页
介绍了蛇形机器人实现转弯运动的一种新方法--幅值调整法,并用实验验证了该方法.选取位移传感器安装到蛇形机器人的一个单元上,来测量侧向滑动距离和偏转角度.综合幅值调整法和传感器信息,提出了蛇形机器人自主运动控制规律.最后给出计... 介绍了蛇形机器人实现转弯运动的一种新方法--幅值调整法,并用实验验证了该方法.选取位移传感器安装到蛇形机器人的一个单元上,来测量侧向滑动距离和偏转角度.综合幅值调整法和传感器信息,提出了蛇形机器人自主运动控制规律.最后给出计算机仿真结果. 展开更多
关键词 蛇形机器人 自主运动 平面运动 计算机仿真 位移传感器 控制规律 转弯 实验验证 偏转角 选取
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链式可重构机器人单模块结构设计与运动实验 被引量:3
7
作者 刘金国 李斌 +1 位作者 王越超 马书根 《机械设计与制造》 北大核心 2005年第8期94-96,共3页
提出了一种新型模块化链式移动机器人机构,它具有可重构、自动变形的特点。单个标准模块主要由中间通孔式连接手臂、履带驱动链传动装置、模块偏转锥齿轮传动装置、模块俯仰链传动装置、连接柄等组成。模块间由偏转关节、连接柄、连接... 提出了一种新型模块化链式移动机器人机构,它具有可重构、自动变形的特点。单个标准模块主要由中间通孔式连接手臂、履带驱动链传动装置、模块偏转锥齿轮传动装置、模块俯仰链传动装置、连接柄等组成。模块间由偏转关节、连接柄、连接臂和仰俯关节进行连接组合。为提高单个模块的机动性和实现运动自主功能,对标准模块进行了适当改进,单模块机器人采用了履带、轮、臂、腿组合的移动机构,具有三维空间的运动能力。最后对单模块机器人样机在垂直壁障碍、平地支腿、平地转弯、斜坡、楼梯等情况下的运动能力进行了实验,为进一步实现多模块机器人的自重构和环境应用打下了基础。 展开更多
关键词 可重构模块机器人 变形机器人 模块 链式机构
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仿人机器人系统的研究与实现 被引量:3
8
作者 钟华 吴镇炜 卜春光 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期870-872,共3页
针对仿人机器人的结构和控制性能的要求,设计开发了机器人的关节控制器,并利用CAN总线把各个关节和力传感器及上位机连接在一起,构成了有效可靠的分布式控制系统;利用无线局域网技术,实现了语音、视频等多媒体信息的传输,构成了仿人机... 针对仿人机器人的结构和控制性能的要求,设计开发了机器人的关节控制器,并利用CAN总线把各个关节和力传感器及上位机连接在一起,构成了有效可靠的分布式控制系统;利用无线局域网技术,实现了语音、视频等多媒体信息的传输,构成了仿人机器人完整的控制系统。最后提出了一些设想以提高系统的性能。 展开更多
关键词 仿人机器人 单片机 CAN总线
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一种可重构模块化机器人系统的运动学研究 被引量:4
9
作者 高文斌 王洪光 潘新安 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第10期122-124,共3页
介绍了一种可重构模块化机器人系统,进行了基于指数积法的模块化机器人的运动学研究。采用装配映射矩阵描述模块装配的拓扑结构信息。利用拓扑结构信息和模块坐标系间的齐次变换,获得了各个关节的旋量坐标并自动生成了基于全局指数积法... 介绍了一种可重构模块化机器人系统,进行了基于指数积法的模块化机器人的运动学研究。采用装配映射矩阵描述模块装配的拓扑结构信息。利用拓扑结构信息和模块坐标系间的齐次变换,获得了各个关节的旋量坐标并自动生成了基于全局指数积法的机器人运动学正解模型。通过对旋量坐标的伴随矩阵变换获得了机器人的空间雅克比矩阵,进而采用速度变换的方法得到了夹爪坐标系相对于空间坐标系的雅克比矩阵。采用Newton-Raphson迭代方法,利用雅克比矩阵的广义逆实现了运动学逆解的求解。并通过仿真实验验证了逆解求解方法的有效性。 展开更多
关键词 模块化机器人 指数积 运动学
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链式可重构模块机器人非同构构形仿真研究 被引量:1
10
作者 刘金国 王越超 +1 位作者 李斌 马书根 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期688-692,共5页
可重构模块机器人系统具有多种构形来适应环境和任务的要求,其非同构构形的数量随着模块数量的增加呈指数增长。提出了一种新型链式可重构模块结构,机器人的模块数量可以根据需要选择。利用偏置关节和连接臂,该结构具有手动可重构和自... 可重构模块机器人系统具有多种构形来适应环境和任务的要求,其非同构构形的数量随着模块数量的增加呈指数增长。提出了一种新型链式可重构模块结构,机器人的模块数量可以根据需要选择。利用偏置关节和连接臂,该结构具有手动可重构和自动变形的特点。根据模块的物理结构和邻接关系,提出用构形矩阵来表达机器人的拓扑信息,并在仿真环境下进行描述;提出基于组合计数原理的递归算法,用于多模块变形机器人的非同构构形的计数,并根据构形矩阵对对机器人的对称构形进行判断。最后仿真设计了4模块和5模块可重构机器人的对称构形,验证了算法的可行性。 展开更多
关键词 可重构模块机器人 变形机器人 链式结构 非同构构形 构形矩阵
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移动机器人数学模型的近似线性化及状态反馈镇定研究
11
作者 姜勇 孙茂相 董再励 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2005年第1期8-8,共1页
针对机器人控制领域中一类多输入多输出(MIMO)仿射非线性系统,提出了一种基于平衡流形的近似线性化状态反馈镇定算法,并用此算法解决了一类完整约束轮式移动机器人(WMR)的镇定问题.仿真分析表明,此方法不仅能够实现系统的镇定,而... 针对机器人控制领域中一类多输入多输出(MIMO)仿射非线性系统,提出了一种基于平衡流形的近似线性化状态反馈镇定算法,并用此算法解决了一类完整约束轮式移动机器人(WMR)的镇定问题.仿真分析表明,此方法不仅能够实现系统的镇定,而且降低了因平衡工作点变动给系统稳定性带来的影响,同时也大大地简化了对非线性系统的综合设计过程,具有良好的控制效果和实用性. 展开更多
关键词 镇定 轮式移动机器人 状态反馈 线性化 算法 机器人控制 近似 完整约束 流形 仿射非线性系统
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微动机器人的致动机理研究综述 被引量:2
12
作者 朱涛 谈大龙 《机械设计》 CSCD 北大核心 2003年第7期1-3,55,56,共5页
MEMS是当前研究的一个热点,微机器人对于发展MEMS具有重要意义,也是MEMS的一项不可缺少的内容。微动技术是机器人学理论的一个重要分支,也是发展微机器人及相关微技术的基础。目前,各种新型微驱动器层出不穷,极大地推动了微机器人技术... MEMS是当前研究的一个热点,微机器人对于发展MEMS具有重要意义,也是MEMS的一项不可缺少的内容。微动技术是机器人学理论的一个重要分支,也是发展微机器人及相关微技术的基础。目前,各种新型微驱动器层出不穷,极大地推动了微机器人技术的发展。对于微动原理进行分析,从本质上弄清微动产生的机理,不仅可以丰富机器人学理论,还有可能使微动技术产生质的飞跃。从这一角度出发,对各种微动原理加以详细分析和比较,以期得出有意义的结论。 展开更多
关键词 微动机器人 致动机理 综述 MEMS 微动技术
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基于评价选择策略的Internet多机器人协作控制研究
13
作者 李响 王越超 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2007年第36期1-3,50,共4页
针对Internet多机器人系统中存在的操作指令延迟、工作效率低、协作能力差等问题,提出了多机器人神经元群网络控制模型。在学习过程中,来自不同功能区域的多类型神经元连接形成动态神经元群集,来描述各机器人的运动行为与外部条件、内... 针对Internet多机器人系统中存在的操作指令延迟、工作效率低、协作能力差等问题,提出了多机器人神经元群网络控制模型。在学习过程中,来自不同功能区域的多类型神经元连接形成动态神经元群集,来描述各机器人的运动行为与外部条件、内部状态之间复杂的映射关系,通过对内部权值连接的评价选择,以实现最佳的多机器人运动行为协调。以互联网足球机器人系统为实验平台,给出了学习算法描述。仿真结果表明,己方机器人成功实现了配合射门的任务要求,所提模型和方法提高了多机器人的协作能力,并满足系统稳定性和实时性要求。 展开更多
关键词 INTERNET 多机器人 协作 神经元群网络 评价
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变形机器人倾翻稳定性仿真分析 被引量:17
14
作者 刘金国 王越超 +1 位作者 李斌 马书根 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期409-415,共7页
凹凸不平的非结构环境中,移动机器人由于系统的倾翻将导致系统损害、作业失败等一系列问题。变形机器人可以通过构形的变化来提高系统的稳定性和抗倾翻能力。理论分析了移动机器人的倾翻问题,提出稳定锥方法和倾翻性能指数对移动机器人... 凹凸不平的非结构环境中,移动机器人由于系统的倾翻将导致系统损害、作业失败等一系列问题。变形机器人可以通过构形的变化来提高系统的稳定性和抗倾翻能力。理论分析了移动机器人的倾翻问题,提出稳定锥方法和倾翻性能指数对移动机器人的静、动态稳定性进行综合判定,讨论了三模块履带机器人变形过程中的倾翻稳定性变化,同时仿真比较了机器人的五种能动构形在仰俯、偏转、倾斜等干扰组合作用下的倾翻性能。理论与仿真研究为变形机器人投入到实际应用提供了参考。 展开更多
关键词 变形机器人 稳定锥 倾翻稳定指数 能动构形 非结构环境
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基于循环抑制CPG模型控制的蛇形机器人三维运动 被引量:15
15
作者 卢振利 马书根 +1 位作者 李斌 王越超 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期54-58,共5页
具有三维运动能力和独特的节律运动方式,使生物蛇能在复杂的地形环境中生存.大多数动物节律运动是由中央模式发生器(Centralpatterngenerator,CPG)控制的.以此为理论依据,首次以循环抑制建模机理构建蛇形机器人组合关节运动控制的CPG模... 具有三维运动能力和独特的节律运动方式,使生物蛇能在复杂的地形环境中生存.大多数动物节律运动是由中央模式发生器(Centralpatterngenerator,CPG)控制的.以此为理论依据,首次以循环抑制建模机理构建蛇形机器人组合关节运动控制的CPG模型.证明该模型是节律输出型CPG中微分方程维数最少的.采用单向激励方式连接该类CPG构建蛇形机器人三维运动神经网络控制体系,给出该CPG网络产生振荡输出的必要条件.应用蛇形机器人动力学模型仿真得到控制三维运动的CPG神经网络参数,利用该CPG网络的输出使“勘查者”成功实现三维运动.该结果为建立未探明的生物蛇神经网络模型提供了一种全新的方法. 展开更多
关键词 蛇形机器人 三维运动 循环抑制 中央模式发生器(CPG) 稳定性分析
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遥操作机器人系统时延控制方法综述 被引量:21
16
作者 景兴建 王越超 谈大龙 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期214-223,共10页
遥操作机器人系统的应用和研究是目前机器人学一个重要的研究领域.尤其是网络遥操作系统的产生,更进一步扩大了应用领域,并对控制系统的设计带来了新的挑战.该文主要从控制的角度,面向各种性质的时延(如确定的或未知的,时变的或固定的等... 遥操作机器人系统的应用和研究是目前机器人学一个重要的研究领域.尤其是网络遥操作系统的产生,更进一步扩大了应用领域,并对控制系统的设计带来了新的挑战.该文主要从控制的角度,面向各种性质的时延(如确定的或未知的,时变的或固定的等)对遥操作系统所带来的稳定性和透明度等问题,针对近年来为解决这些问题所提出的新的控制方法和理论进行系统的综述和分析,指出现有各种方法的优缺点,并提出了今后控制方法的研究方向和应具有的特点. 展开更多
关键词 遥操作机器人系统 时延控制 机器人学 控制策略 动力学系统
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可重构机器人体系结构及模块化控制系统的实现 被引量:10
17
作者 王明辉 马书根 +1 位作者 李斌 王越超 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1178-1182,共5页
本文提出了一种适用于新型可重构星球机器人的模块化控制系统,根据机构和运动特性,基于CAN总线和分布式控制器技术,将系统结构和功能分解成不同模块由各自的控制器独立执行,建立具有任务层和运动层的分层次控制结构,实现了组合式规划、... 本文提出了一种适用于新型可重构星球机器人的模块化控制系统,根据机构和运动特性,基于CAN总线和分布式控制器技术,将系统结构和功能分解成不同模块由各自的控制器独立执行,建立具有任务层和运动层的分层次控制结构,实现了组合式规划、分布式控制的混合式控制方法。本文设计了两种不同的控制器,并采用PPG脉冲宽度调节方法实现了对在机器人上使用的R/C电机的标定和控制。通过在子机器人原理样机上进行实验,验证了这套控制系统和控制体系结构的可行性。 展开更多
关键词 可重构星球机器人 模块化控制系统 分层混合式控制结构
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基于CAN的仿人机器人控制器的设计与实现 被引量:7
18
作者 钟华 吴镇炜 +1 位作者 李斌 卜春光 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z1期913-915,共3页
本文针对仿人机器人的结构和控制性能的要求,设计并实现了基于CAN的关节控制器,并利用CAN把各个关节和力传感器及上位机连接在一起,构成了有效可靠的控制系统。主要包括仿人机器人的总体结构、控制器的硬件与软件的设计实现、控制系统... 本文针对仿人机器人的结构和控制性能的要求,设计并实现了基于CAN的关节控制器,并利用CAN把各个关节和力传感器及上位机连接在一起,构成了有效可靠的控制系统。主要包括仿人机器人的总体结构、控制器的硬件与软件的设计实现、控制系统的拓扑结构等,并提出了一些设想以提高系统的性能。 展开更多
关键词 CAN 仿人机器人 单片机
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模块化嵌入式机器人控制单元设计 被引量:4
19
作者 钟华 吴镇炜 李艳杰 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z3期1846-1848,共3页
针对当前机器人控制器设计开发过程中存在的问题,提出了以DSP为核心的模块化控制单元设计方法。采用DSP为微控制器,提高了运算速度,增强了控制性能。控制单元由CPU、驱动、通讯、I/O等模块组合而成,可以通过增减模块实现功能的重组,使... 针对当前机器人控制器设计开发过程中存在的问题,提出了以DSP为核心的模块化控制单元设计方法。采用DSP为微控制器,提高了运算速度,增强了控制性能。控制单元由CPU、驱动、通讯、I/O等模块组合而成,可以通过增减模块实现功能的重组,使系统具有一定的开放性,实现了功能的可配置。 展开更多
关键词 模块化 嵌入式系统 机器人 控制单元 DSP
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链式可重构模块化机器人变形机理与实现 被引量:3
20
作者 刘金国 王越超 +1 位作者 李斌 马书根 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期101-105,共5页
设计了一种手动可重构、自动变形的新型链式模块化机器人机构,它可以通过结构重构和自动变形来改变自身的构形以适应非结构环境中运动和作业的要求。单个标准模块由模块本体、连接臂和偏置关节等组成。偏置关节避免了变形时模块间的运... 设计了一种手动可重构、自动变形的新型链式模块化机器人机构,它可以通过结构重构和自动变形来改变自身的构形以适应非结构环境中运动和作业的要求。单个标准模块由模块本体、连接臂和偏置关节等组成。偏置关节避免了变形时模块间的运动干涉,扩大了机器人模块间的相对运动空间。设计了一台三模块变形机器人样机,并对该样机进行了由直线形态、三角形态到并排形态的变形实验,此外还对变形机器人不同构形的运动性能进行了实验分析。 展开更多
关键词 可重构模块机器人 变形机理 结构设计 实验
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