外骨骼机器人技术研究综述

外骨骼是指为生物提供保护和支持的坚硬外部结构.外骨骼机器人技术是融合传感、控制、信息、融合、移动计算,为作为操作者的人提供一种可穿戴的机械机构的综合技术.本文简要介绍了军事领域外骨骼世界机器人技术的发展现状与趋势.     

重力势能锁止型外骨骼设计及其效能评价

现存的被动式外骨骼存在助力效果不明显等缺陷。基于人体步态特征,提出了将人体行走过程中的重力势能转化为人体抬腿过程中动能的原理,通过弹簧、曲柄滑块机构、棘轮棘爪机构以及链传动机构的组合,设计了一款被动式下肢机械外骨骼,并通过外骨骼动力学分析和生理消耗指数实验测试的方法进行了外骨骼性能评价。动力学分析结果表明,穿戴外骨骼后髋关节峰力矩总量降低了23.43%,髋关节做功总量降低了30.59%,初步验证了外骨骼的有效性。生理消耗指数实验测试结果表明, 穿戴外骨骼对于短距离动作转换未产生显著效果,但在长距离行走和上坡行走中分别降低了8.1%和10.4%的能量消耗。因此,该下肢外骨骼助力性能得到了验证,为相关领域的研究提供了实例化参考。     

下肢外骨骼运动学与动力学研究综述

下肢外骨骼的研究涉及了机器人、机电工程、仿生学、生物工程和力学等多个领域,具有鲜明的学科交叉特征。对下肢外骨骼开展运动学与动力学研究是其进行结构设计、意图识别、控制策略、助力评估等的理论基础,具有重要的理论意义和应用价值。通过对国内外相关领域文献的综合分析,分别从正运动学、逆运动学、经典力学分析法、肌骨系统模型法等4个方面详细阐述了当前研究现状和进展,总结了当前研究中存在的难点与问题,并对下肢外骨骼运动学与动力学未来的发展方向进行了展望。     

让战士变身“钢铁侠”的单兵外骨骼

<正>相信很多小朋友都喜欢钢铁侠这个角色,他可是大家心目中的超级英雄呢。但你知道吗？在现实生活中,很多士兵也要成为“钢铁侠”了,这是为何呢？他们身上多了一种战术装备：单兵外骨骼。类似螃蟹壳的黑科技提起外骨骼,大家还有些陌生,因为在影视画面中,很少见到这样的装备。实际上,它们就是用特殊材料制成的机械穿戴设备。士兵们穿上它,就可以提高自己的安全防护和运动能力。     

三关节机器人的神经网络补偿自适应控制器设计

三关节机器人广泛用于工业生产、轮式或履带式排爆机器人,为了补偿由于机器人结构参数、作业环境干扰等不确定性因素造成的机器人动力学模型的不确定性,将机器人动力学模型分解为名义模型和误差模型两部分,其误差模型采用RBF神经网络进行补偿,得到其估计信息,神经网络的输出权值根据Lyapunov稳定性理论采用自适应算法进行调整。所设计的神经网络补偿自适应控制器解决了不确定性机器人动力学系统控制器设计的不确定性问题,同时,通过定义Lyapunov函数,证明了控制器能渐近、稳定地跟踪期望轨迹。机器人的3个关节在控制器的作用下,约在5 s时达到期望轨迹,神经网络约在5 s时逼近机器人动力学模型的误差模型,实验结果表明了机器人关节对期望轨迹具有良好的轨迹跟踪性能。     

自由漂浮空间机器人关节故障锁定位置辨识

针对自由漂浮空间机器人在关节故障情况下关节锁定位置的辨识问题,根据其线动量守恒和角动量守恒特性,建立了关节故障锁定位置辨识的误差模型,提出了利用混沌粒子群优化(CPSO)搜索关节故障位置的辨识算法。最后采用虚拟样机技术,建立了空间机器人系统的虚拟样机,对空间机器人系统进行动力学仿真,获取了运动数据,采用此数据对提出的关节故障位置辨识算法进行了有效性验证。     

Make X机器人大赛让我成长

<正>今年六月,在学校老师的推荐下,我有幸接触到了Make X机器人,这是一个令人兴奋、充满挑战而又难忘的经历。下面就来听听我和Make X机器人的故事吧。刚开始接触机器人时,我对它们的运作原理一无所知。然而,通过参加Make X机器人的训练,我逐渐了解到机器人的组成结构以及它们是如何运行的,学会了如何操控机器人,编写简单代码,以及如何调试机器人的故障。     

未来战场上的精灵:美国的军用机器人

随着技术的发展,各种类型的军用机器人大量涌现。它们外型千姿百态,尺寸大小不一,从无人驾驶的机器人战车到各种仿生外型的机器人装置,应有尽有。这些机器人已被广泛应用于各军事领域,尤其是排雷、拆除炸弹等危险工作、在未来则将肩负起更多的特殊任务。美国很重视军用机器人的发展。预计今后2～3年内,美国将部署超过500个新型的遥控机器人。这些遥控机器人多是可编程的,能在不断变化的复杂环境中工作并具有学习能力,可靠性高,将为今后发展全自主智能机器人打下基     

液压驱动型四足机器人对角小跑步态本体水平位置控制方法

为了对对角小跑中四足机器人本体的水平位置进行控制,建立基于沿支撑线方向运动分解的机器人近似动力学模型,将本体和对角支撑腿简化为一个七连杆结构和一个线性倒立摆,并且基于线性倒立摆解析模型提出摆动腿落足点位置计算方法,进而实现对本体水平位置的控制。针对液压作动器伸缩速度受限的问题,利用单腿冗余关节将关节角速度优化问题转化为标准二次型规划问题,通过设计二次型规划问题解法,降低对摆动腿关节角速度的需求,并且避免了传统伪逆方法可能产生的腿部奇异位型。仿真和实验结果表明:该方法能够实现在关节角速度受限的情况下,有效跟踪本体水平位置的期望轨迹。     

步行机器人腿部液压驱动单元控制特性分析

针对目前步行机器人腿部液压驱动单元控制精度较差的问题,对步行机器人腿部液压驱动单元的控制特性进行了研究。建立了步行机器人右前腿髋前后摆关节液压驱动单元的三维模型和数学模型,并利用AMESim软件对其进行了分阶段双PID控制方法下的仿真。结果表明:采用分阶段双PID控制方法,可以有效提高腿部液压驱动单元的控制精度,为提高机器人机体在行进过程中的稳定性打下了基础。     

可穿戴计算机人机对话零距离

三、技术特点 1、基本类型:五花八门 可穿戴计算机对人们来说其实并不陌生。从宽泛的概念来看,近年来为人们所熟悉的U盘、PDA、MP3和手机都是可穿戴计算机的一种。它们实现了可穿戴机的部分功能,U盘类似于可穿戴机的CF机存储器;PDA就是一个小的掌上电脑;而MP3已经具备了处理器与存储器;手机也是一个有处理能力的随身佩戴的计算机。     

在研中的新式武器

美军拟打造“昆虫机器人”部队 幼虫体内植入装置 由于训练昆虫或制造能模仿昆虫飞行能力的机器人的努力遇到了问题，美国军方现在想开发“昆虫机器人”，该机器人能到达士兵无法到达的地方。     

差压式管道内检测机器人驱动力与速度分析

差压式管道内检测机器人是利用管道中流动介质压力差驱动的检测装置，机器人受力情况及周围流场分布对其运动状态有着重要的影响。通过对检测机器人受力分析和数值模拟，讨论了影响给定机器人驱动力的主要因素，得到了以水为流动介质在水平管道情况下，水流速度与机器人稳态速度的近似关系式，为以后进一步研究机器人定位提供帮助。     

基于组合函数的弹药装填机器人轨迹规划

针对非确定环境下弹药装填机器人作业过程需满足平稳、连续及实时控制易于实现的要求,提出了基于三次多项式与五次多项式相结合的组合函数的弹药装填机器人轨迹规划方法,并对弹药装填机器人取弹作业进行了轨迹规划和仿真计算,实时得到各关节角度、角速度和角加速度,结果表明:该方法既能保证弹药装填作业过程的平稳性与连续性,又能满足作业轨迹高阶导数连续性的要求.     

Canadarm2遥控操纵机

加拿大MD机器人公司最近制造了一种用于国际空间站建造的遥控6自由度有效载荷装卸装置,称为Canadarm2。其起重臂是由石墨纤维增强聚醚醚酮(PEEK)夏合材料制成的。后起重臂长约4.8米,直径为33厘米,由16层石墨/PEEK-环氧树脂组成,每层厚0.13毫米。前起重臂长约5.8米、直径为33厘米,由11层石墨-环氧树脂组成。 Canadarm2的结构件、齿轮、轴承和关节是由不锈钢、Inconel718、Ti-6Al—4V钛合金和7075与6061铝合金等材料制成。每     

名刊速览

《海上力量》2012年7月刑机器人战士:更多的无人系统加入到地面作战中对地面部队而言,面临着即时爆炸装置和隐藏敌人随时出现的威胁,由于大多数机器人有着坦克式的履带,不够大而且太笨拙。因此,海军陆战队热衷于寻找无人系统来应对在伊拉克和阿富汗的威     

奏响转型升级三重奏——来自北方工具的报道

<正>这是一个时代,转型升级新时代。这是一种逻辑,选择转型升级者生,放弃转型升级者亡。这是一幅画图,有的在焦虑中失措,有的在徘徊中迷失,有的在探索中奋进。奋进在转型升级征程的北方工具,用三重奏演绎独具特色的转型升级精彩乐章。从传统产业到智能装备在"2015国防科技工业军民融合发展成果展"上,北方工具一口气展出了爬壁机器人、仿生四足机器人、仿生六足机器人、双轮机器人、履带式排爆机器人以及履带式攻击     

智能搜救机器人在障碍地形的自主构型规划

为了解决带有辅助摆臂的智能搜救机器人自动规划构型以实现自主越障的难题,提出一种能够适应复杂地面形状的搜救机器人越障构型规划新方法,其核心是一种高适应性、高效率的机器人姿态预测算法。通过将地形表示为离散的点集,建立了搜救机器人的单侧姿态预测数学模型;进一步提出了快速求解该问题的算法,每秒可预测1 000～1 500个姿态。基于此,设计了机器人越障过程中状态、动作的评价指标,运用动态规划算法与滚动优化思想构建了具有优化能力的、能够实时运行的构型规划器。仿真与实物实验的结果表明,该方法能够使机器人自主调整构型穿越复杂地形,且相较强化学习算法和人工操作具有更平稳的越障效果。     

南理工研制发明世界首台飞行吸附机器人

<正>近日,由南京理工大学研制世界首台飞行吸附机器人(又称"谍影旋机")亮相营救人质演习。该机器人主要包括四旋翼结构、吸附装置、两自由度无线摄像头、嵌入式控制器和多种传感器等部件,具有功耗低、噪音小、续航能力强等优点,具备空中飞行能力,能够能快速移动到目标位置,实现在三维空间壁面进行稳定吸附。机器人能够长时间在线工作,实现了仿飞行生物的飞行和栖息机制,可应用于公共领域进行长时间     

机器人班组协同定位理论与技术研究

机器人部队具有伤亡小、战时长、代价低等特点,是未来进行战略突袭的主力军。机器人执行战斗任务的条件是已知敌我双方的精准位置。以机器人协同定位为主线,概述近年来机器人系统实现可定位的条件,从信息融合和优化理论两个方面对机器人定位系统进行建模,并分析相应的定位方法。在此基础上,对机器人系统协同定位方法进行探讨,从基于距离和方位两个角度分类说明,指出协同定位存在的主要缺陷,并对未来多机器人可用于协同定位的技术和理论进行展望。对我国智能化机器人部队的建立、车辆分派、路径规划等工作的开展具有理论和工程意义。