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陆空两栖机器人三维集群系统控制 被引量：1
1
作者 徐彬 王天一 +1 位作者 张一博 唐寿星 《北京理工大学学报》 北大核心 2026年第1期13-19,共7页
陆空两栖机器人凭借其地面运动与空中飞行的双模态特性,在工程任务领域已得到广泛研究,但在集群控制领域的应用仍相对有限.这是由于传统集群控制方法多为基于二维平面的群体控制,难以在三维应用场景下的陆空两栖机器人上使用.针对上述问... 陆空两栖机器人凭借其地面运动与空中飞行的双模态特性,在工程任务领域已得到广泛研究,但在集群控制领域的应用仍相对有限.这是由于传统集群控制方法多为基于二维平面的群体控制,难以在三维应用场景下的陆空两栖机器人上使用.针对上述问题,提出了一种融合Boids类群模型动力学特性、控制策略与路径规划方法的陆空两栖机器人集群协同模型,将传统Boids二维集群模型拓展至三维空间.提出了一种集群领导者独立Z轴(高度轴)路径规划方法,实现了集群系统空地模态无缝转换与空地策略的融合.仿真实验验证了所提方法的有效性,分析仿真结果验证了所提出方法的可行性和算法的鲁棒性. 展开更多
关键词 陆空两栖机器人 集群控制 路径规划 虚拟仿真
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伸展式超冗余机器人系统设计与实现
2
作者 曾斌 盛鑫军 +3 位作者 周晓华 张晓雨 田晓金 张东旭 《科学技术与工程》 北大核心 2026年第9期3626-3633,共8页
针对地震救援、飞机检修及核电维护等复杂受限环境中传统工业机器人部署困难、人工作业风险高等挑战,超冗余机器人凭借其高灵活性与环境适应能力成为近年来的研究热点。然而,现有基于万向节-连杆结构的传统超冗余机械臂在穿越长距离管... 针对地震救援、飞机检修及核电维护等复杂受限环境中传统工业机器人部署困难、人工作业风险高等挑战,超冗余机器人凭借其高灵活性与环境适应能力成为近年来的研究热点。然而,现有基于万向节-连杆结构的传统超冗余机械臂在穿越长距离管道或隔离区时存在自由度冗余、驱动效率低等问题。为此,创新性提出一种可伸展式臂体结构设计,通过重构自由度分布模式与优化运动学模型,使机器人既具备穿越长距离隔离区域的能力,又维持了末端执行器的高精度操作性能,同时可实现待命状态下的紧凑收卷特性。进一步地,采用蒙特卡洛法对机器人工作空间进行分析,实验结果表明,伸展式超冗余机械臂工作空间体积约为传统超冗余臂体的1.78倍。最后,通过运动学仿真与物理样机实验,验证了机械臂末端的灵活运动特性。所提出的伸展式超冗余机器人为存在隔离区的复杂受限环境下的探测、采样等任务需求提供了具有显著优势的解决方案。 展开更多
关键词 超冗余机器人 绳驱动 结构设计 运动学仿真
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海洋无人航行器异构编队控制技术:现状、挑战与展望
3
作者 李文魁 张雅雯 +3 位作者 徐务农 杨裕浩 金培森 单晨阳 《系统工程与电子技术》 北大核心 2026年第1期312-330,共19页
海洋无人航行器异构编队是未来海战场中关键的协同作战方式。本文综述了海洋无人航行器(unmanned marine vehicle,UMV)异构编队的概念、分类及其技术发展现状,从控制架构、控制理论和通信等方面剖析了UMV异构编队控制关键技术的研究进... 海洋无人航行器异构编队是未来海战场中关键的协同作战方式。本文综述了海洋无人航行器(unmanned marine vehicle,UMV)异构编队的概念、分类及其技术发展现状,从控制架构、控制理论和通信等方面剖析了UMV异构编队控制关键技术的研究进展和面临的主要挑战,并从基于数据驱动的智能控制、面向通信约束的组合通信与控制、构建互操作架构和智能容错控制等四方面展望了未来发展方向。 展开更多
关键词 海洋无人航行器 异构编队 控制策略 通信约束
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带电作业机器人结构轻量化设计及控制研究
4
作者 朱亚红 樊磊 《机床与液压》 北大核心 2026年第3期78-84,共7页
为提高机器人作业的效率和稳定性,提出一种新型轻量级双臂机器人带电作业系统(DARLOS),适应空间高效部署与安全作业的需求。采用十二自由度结构实现机器人的减重,设计融合视觉引导自主操作与实时人工遥控的双模式控制框架,结合视觉引导... 为提高机器人作业的效率和稳定性,提出一种新型轻量级双臂机器人带电作业系统(DARLOS),适应空间高效部署与安全作业的需求。采用十二自由度结构实现机器人的减重,设计融合视觉引导自主操作与实时人工遥控的双模式控制框架,结合视觉引导的自主作业与实时手动遥控操作,实现双机械臂同步精细控制;同时,设计一种快速更换工具系统,通过标准化接口实现多种作业工具的快速切换与稳固连接。为了减轻主安装平台的质量,基于有限元分析(FEA)模拟进行设计优化。仿真结果表明:安全系数从原设计的3.69降低到3.19,降低了13%,但仍然能够满足应用要求,同时平台的质量从原来的40 kg降低到24 kg,降低了40%。通过构建机器人样机,并在模拟环境中进行室内、外操作实验。结果表明:该机器人可以完全自主地执行日常操作任务,无需人工直接操作,验证了所设计带电机器人控制的有效性。该双臂机器人带电作业系统兼具紧凑性与轻量化特性,可适配多种现有高空作业平台,实现高机动性与高效率作业。 展开更多
关键词 带电作业机器人 轻量化设计 双模式操作 视觉引导作业
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基于点云骨架的带电作业机器人三维重建系统设计
5
作者 闻知健 李会军 宋爱国 《计算机应用与软件》 北大核心 2026年第3期10-16,共7页
为提高带电作业机器人作业的精准性与稳定性,设计面向带电作业遥操作机器人的三维重建系统。提出一种优化的ROSA(Rotational Symmetry Axis)方法提取高压线模型的一维骨架,以及投影映射方法估计高压线截面半径;基于加权法线,提出最小二... 为提高带电作业机器人作业的精准性与稳定性,设计面向带电作业遥操作机器人的三维重建系统。提出一种优化的ROSA(Rotational Symmetry Axis)方法提取高压线模型的一维骨架,以及投影映射方法估计高压线截面半径;基于加权法线,提出最小二乘抛物线参数拟合方法拟合高压线的空间参数方程,以修正和优化骨架。实验结果表明,优化后ROSA算法在噪声和点云缺失下实时性、准确度优于其他传统提取算法,且曲线拟合方法适用不同曲率的曲线,符合机器人作业的要求。 展开更多
关键词 高压线三维重建 带电作业机器人 点云骨架 三维点云 遥操作 目标识别 空间抛物线拟合
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基于自适应阈值伪谱法的空间机器人轨迹优化
6
作者 倪浩 刘壮 +4 位作者 马晓龙 张欧阳 陈萌 刘健行 吴立刚 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2026年第1期1-11,共11页
为解决传统Radau伪谱法在轨迹优化求解效率与轨迹解可行性之间存在的矛盾,本文提出一种基于自适应阈值的分段升阶伪谱法,用于提升非线性优化问题的求解精度,加快收敛速度。该方法通过动态比较迭代过程中的误差矩阵极大值与标准时间步长... 为解决传统Radau伪谱法在轨迹优化求解效率与轨迹解可行性之间存在的矛盾,本文提出一种基于自适应阈值的分段升阶伪谱法,用于提升非线性优化问题的求解精度,加快收敛速度。该方法通过动态比较迭代过程中的误差矩阵极大值与标准时间步长,在误差超过自适应阈值的区间设置新分段点,并在误差小于偏差阈值的分段内增加配点数,这种策略对轨迹解的平滑/非平滑区间进行针对性优化,从而以较少的分段数和配点数达成轨迹规划目标。相比于传统Radau伪谱法,自适应分段升阶方法能够以较少迭代轮次收敛到期望结果,实现数值精度与求解效率的有效平衡。为验证算法性能,本研究基于自由飞行空间机器人非合作目标捕获场景进行了对比仿真实验。实验结果表明,本文提出的自适应分段升阶方法,在求解耗时和轨迹解的末端精度方面均优于对比方法,显示出更好的综合表现。 展开更多
关键词 自由飞行空间机器人 轨迹规划 最优控制 伪谱法 自适应阈值
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复合机械臂构型番茄采摘机器人设计与试验
7
作者 荣佳诚 熊梓茗 +3 位作者 元嘉策 李伟 王蓬勃 袁挺 《农业机械学报》 北大核心 2026年第5期61-70,94,共11页
针对设施温室番茄垂直栽培条件下采摘作业空间受限、采摘果穗高度差异大及障碍物分布复杂等问题,设计并制造了一台集视觉感知、升降解耦合运动规划与柔性夹剪执行功能于一体的番茄采摘机器人。系统采用7自由度协作型机械臂与滑轨式升降... 针对设施温室番茄垂直栽培条件下采摘作业空间受限、采摘果穗高度差异大及障碍物分布复杂等问题,设计并制造了一台集视觉感知、升降解耦合运动规划与柔性夹剪执行功能于一体的番茄采摘机器人。系统采用7自由度协作型机械臂与滑轨式升降机构的复合构型,结合RGB-D相机构建远景-近景双层视觉感知体系,实现成熟果穗检测与果梗剪切位姿精确定位。为提升在不同高度与姿态约束下的采摘路径可行性,提出一种基于可达性地图的升降关节与机械臂解耦合规划方法,并结合改进PB-PSO逆运动学优化与基于引力场的RRT^(*)路径规划,实现快速、无碰撞的采摘位姿生成与执行。温室现场试验结果表明,所提出采摘方法在剪切位姿求解准确率和抓取位姿规划成功率方面分别较基线方法提高了5.9个百分点和7.5个百分点,整体采摘成功率(未考虑末端执行器剪切失败情况)达到65.8%,验证了系统在复杂设施温室环境下的可行性。 展开更多
关键词 番茄采摘机器人 果梗位姿估计 复合机械臂解耦合规划 设施温室
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农业仓储潜入式AMR减振系统优化设计
8
作者 戚得众 丁璐 +2 位作者 袁丽峰 吴云志 孙强 《中国农机化学报》 北大核心 2026年第1期295-301,共7页
采用SLAM激光雷达导航的潜入式自主移动机器人AMR已应用于农业仓储领域,为实现更好的自主导航需采用对角双激光雷达,而双激光雷达在信息耦合过程中,车体振动会造成导航定位失败。为解决这一问题,需对潜入式AMR的机械结构进行优化设计。... 采用SLAM激光雷达导航的潜入式自主移动机器人AMR已应用于农业仓储领域,为实现更好的自主导航需采用对角双激光雷达,而双激光雷达在信息耦合过程中,车体振动会造成导航定位失败。为解决这一问题,需对潜入式AMR的机械结构进行优化设计。首先设计一种减振驱动单元,并建立该结构力学模型,同时构建AMR工作路面模型。然后利用Adams与Abaqus软件对优化前后AMR结构进行刚柔耦合动力学仿真,仿真结果表明:优化后AMR相比优化前AMR在A、B级路面上Z向加速度均方差优化率分别为36.9%、55.1%,在障碍路面也有较高优化率。最后通过试验验证该设计结构减振性能的有效性,并满足潜入式AMR雷达激光导航及其他性能要求。 展开更多
关键词 农业仓储 潜入式AMR 减振驱动单元 刚柔耦合 动力学
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面向足式机器人的SEA结构设计与性能研究
9
作者 赵铁军 范诗瑶 +1 位作者 陈万鑫 张弼 《机械设计与制造》 北大核心 2026年第2期309-313,320,共6页
根据足式机器人的运动状态和所用执行器的设计要求原则,建立单足机械腿的模型,并用Solidworks Motion完成单足机械腿的运动学和动力学仿真,得到两个SEA的设计指标。设计出一种新型结构紧凑、小型化、轻量化且带有水冷结构的直线串联弹... 根据足式机器人的运动状态和所用执行器的设计要求原则,建立单足机械腿的模型,并用Solidworks Motion完成单足机械腿的运动学和动力学仿真,得到两个SEA的设计指标。设计出一种新型结构紧凑、小型化、轻量化且带有水冷结构的直线串联弹性执行器(SEA),紧凑的结构是通过滚珠丝杠结构、可同心兼容两个弹簧的执行器支架结构和体积小巧的力矩电机实现的。最后对加工后的直线串联弹性执行器进行刚度标定和峰值力测试,对单腿结构的仿真以及关节的实验结果表明了设计的关节可以适用在足式机器人上。 展开更多
关键词 足式机器人 直线串联弹性执行器 滚珠丝杠结构 刚度标定
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手持式椎板磨削手术机器人设计与优化
10
作者 胡顺顺 王凯峰 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2026年第3期240-250,共11页
现有接地式椎板磨削手术机器人存在空间占用大、易发生碰撞干涉、设置繁琐以及成本较高等问题,制约了其在临床中的推广应用.针对上述问题,本文设计了一种手持式椎板磨削手术机器人,通过在磨削工具与手柄之间嵌入小型并联机构模块,补偿... 现有接地式椎板磨削手术机器人存在空间占用大、易发生碰撞干涉、设置繁琐以及成本较高等问题,制约了其在临床中的推广应用.针对上述问题,本文设计了一种手持式椎板磨削手术机器人,通过在磨削工具与手柄之间嵌入小型并联机构模块,补偿非期望的手部运动,从而提升手术精度以及机器人对手术环境的适应性.首先,基于并联机构构型建立了机器人运动学模型,分析了运动/力传递性能约束下机器人的优质工作空间.然后,以空间利用率(机器人优质工作空间体积与机器人占用空间的比值)为目标,采用遗传算法对机器人结构参数(动平台半径r、静平台半径R、连杆长度L)进行优化,优化后机器人空间占用减小9.33%,优质工作空间体积增大10.49%.最后,搭建了物理样机并开展了工作空间、定位精度与磨削精度测试实验.实验结果显示:机器人实际工作空间达到预期目标,末端绝对定位精度为0.516 mm,机器人辅助磨削时误差为0.560 mm,而在无机器人辅助时磨削误差为1.380 mm.该研究验证了手持式机器人在椎板磨削辅助方面的可行性,为椎板磨削手术中小型化、高精度机器人系统的设计与应用提供了理论基础与技术支撑. 展开更多
关键词 手术机器人 并联机构 结构设计 工作空间 参数优化
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芒果采摘机械臂结构分析及优化设计
11
作者 邹明龙 刘世豪 《林业工程学报》 北大核心 2026年第1期124-133,共10页
为了揭示芒果采摘机械臂的力学特性,并提高其工作性能,对采摘机械臂的各个部件进行系统的结构分析与优化设计。以一种关节型芒果采摘机械臂为研究对象,重点对其臂部结构进行静力学有限元分析。选择该型芒果采摘机械臂在6个位姿时的工况... 为了揭示芒果采摘机械臂的力学特性,并提高其工作性能,对采摘机械臂的各个部件进行系统的结构分析与优化设计。以一种关节型芒果采摘机械臂为研究对象,重点对其臂部结构进行静力学有限元分析。选择该型芒果采摘机械臂在6个位姿时的工况进行分析,以确保分析结果的准确性和实用性。为了全面了解机械臂的动态特性,对芒果采摘机械臂进行模态分析,得到了相应的模态振型和固有频率。这一过程不仅揭示了机械臂在不同工作条件下的振动特性,也为后续的结构优化提供了重要的理论依据。基于静态和动态有限元分析的结果,对机械臂的大臂和腰部进行了优化设计。在优化过程中,确保了结构的强度条件,以避免因减重而导致的性能下降。通过合理的设计调整,实现了结构的轻量化,最终使得大臂的质量减小了3.6%,腰部的质量下降了6.7%。优化设计结果表明:不仅节省了材料,降低了生产成本,还使得机械臂的结构更加紧凑,质量分布更加合理,从而提升了整个机械臂的工作性能。 展开更多
关键词 芒果采摘机械臂 有限元分析 静力学 模态分析 优化设计
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大视场下天车吊运目标的视觉预定位方法
12
作者 赵富 渠政 +2 位作者 王少锋 王国强 安俊峰 《机床与液压》 北大核心 2026年第1期127-134,共8页
针对传统天车预定位方法依赖于固定地面垛位划分、难以适应目标种类和位置变化的问题,提出一种基于机器视觉的大视场下天车吊运目标预定位方法,以实现对随机放置吊运目标的自动识别与定位,提升天车作业的自动化程度。合理布置工业相机... 针对传统天车预定位方法依赖于固定地面垛位划分、难以适应目标种类和位置变化的问题,提出一种基于机器视觉的大视场下天车吊运目标预定位方法,以实现对随机放置吊运目标的自动识别与定位,提升天车作业的自动化程度。合理布置工业相机覆盖天车作业空间,并建立图像像素坐标与地面世界坐标之间的单应性矩阵映射关系。利用吊运目标(料罐)的三维模型创建形状匹配模板库,在待搜索图像中使用模板库内的形状进行逐一匹配,并且使用图像金字塔以减小计算量,加快匹配速度,获得三维形状匹配最佳结果中投影到地面上的定位坐标系原点的像素坐标,再由图像与地面之间的单应性矩阵得到吊运目标的预定位结果。结果表明:该方法能较准确分辨吊运目标并获取其位置信息,天车大车和小车能够据此进行预定位;对料罐的实际预定位测试显示,其定位最大误差半径为112 mm,误差主要来源于地面平整度限制导致的单应性矩阵计算偏差、镜头畸变、料罐制造误差导致的与理想模型的差异以及天车自身重复定位精度等因素。尽管如此,该精度已能满足天车大车和小车进行初步预定位跟随的需求。 展开更多
关键词 机器视觉 预定位 单应性矩阵 形状匹配
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绳驱并联机器人的合作博弈多目标轨迹规划
13
作者 李睿民 黄卫华 +1 位作者 胡路遥 颜如钰 《科学技术与工程》 北大核心 2026年第7期2695-2703,共9页
绳驱并联机器人是一类利用多根绳索或电缆来驱动和控制末端执行器运动的并联机器人,如何在满足其绳索的单向受力性和力可行工作空间范围等约束下,对绳驱并联机器人进行合理的规划是一项难题。鉴于此,提出了一种基于合作博弈遗传算法(gen... 绳驱并联机器人是一类利用多根绳索或电缆来驱动和控制末端执行器运动的并联机器人,如何在满足其绳索的单向受力性和力可行工作空间范围等约束下,对绳驱并联机器人进行合理的规划是一项难题。鉴于此,提出了一种基于合作博弈遗传算法(genetic algorithm,GA)的绳驱并联机器人多目标轨迹规划方法,在建立绳驱并联机器人运动学和动力学模型的基础上,构建了多目标轨迹优化模型,利用GA对合作博弈中各目标玩家的策略空间进行搜索,并通过Nash协商解在博弈中的策略空间内寻找一个使得整体效用最小化的策略组合。实验结果表明,所提多目标轨迹规划方法同时满足了机器人轨迹运动中的物理约束和空间约束,降低了能耗和冲击对绳驱并联机器人的影响,提升了轨迹的平滑度,为绳驱并联机器人的高效稳定运行提供了可靠的轨迹规划方法。 展开更多
关键词 绳索并联机器人 轨迹规划 多目标优化 遗传算法
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货物列车摘钩机器人系统设计与实现
14
作者 韦蕾蕾 王雪梅 +1 位作者 倪文波 罗涪文 《计算机测量与控制》 2026年第1期142-149,共8页
货物列车在编组站解编时的摘钩作业目前主要由人工完成,存在劳动强度大、危险性高等问题,为此设计了一套摘钩机器人系统以实现自动摘钩;根据摘钩作业的任务需求,确定了摘钩机器人系统的总体设计方案,并对控制系统进行了选型;基于D-H参... 货物列车在编组站解编时的摘钩作业目前主要由人工完成,存在劳动强度大、危险性高等问题,为此设计了一套摘钩机器人系统以实现自动摘钩;根据摘钩作业的任务需求,确定了摘钩机器人系统的总体设计方案,并对控制系统进行了选型;基于D-H参数法建立了机器人的运动学模型,并根据作业空间约束条件,规划了摘钩路径;为避免机器人摘钩过程中,因末端手爪抓握不稳定导致的摘钩失败,设计了基于专家PID控制算法的抓握力反馈控制系统;最后在实验室开展了摘钩机器人的自动摘钩试验,试验结果表明:所设计的摘钩机器人系统能够实现稳定、快速地摘钩控制,平均用时约12.23 s,为编组站摘钩自动化作业提供了一种有效的解决方案。 展开更多
关键词 编组站 货物列车 摘钩机器人 系统设计 抓握力控制
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复杂地下环境中挂轨式智能灭火机器人喷头射流轨迹研究
15
作者 邹新 《自动化技术与应用》 2026年第2期104-108,共5页
在复杂地下环境中,由于空间狭小、通风条件差、障碍物众多以及烟雾弥漫等不利因素,喷头射流轨迹的设定若不合理,将导致灭火介质无法准确覆盖火源,从而严重影响灭火效率与安全性。为此,提出复杂地下环境中挂轨式智能灭火机器人喷头射流... 在复杂地下环境中,由于空间狭小、通风条件差、障碍物众多以及烟雾弥漫等不利因素,喷头射流轨迹的设定若不合理,将导致灭火介质无法准确覆盖火源,从而严重影响灭火效率与安全性。为此,提出复杂地下环境中挂轨式智能灭火机器人喷头射流轨迹研究。基于所设计的智能灭火机器人喷头结构,综合考虑空气阻力、重力、风力等多因素影响,构建了射流轨迹的三维运动微分方程;采用数值分析方法——龙格库塔法对该非线性微分方程组进行求解,以实现对射流轨迹的精确预测,从而辅助灭火机器人智能、精准地定位火源位置。实验结果表明,在20°~50°俯仰角范围内,射流轨迹近似直线;当俯仰角增大至70°~90°时,轨迹受重力与阻力影响显著,转变为明显的抛物线形态。同时,随着风速从1 m/s增加至15 m/s,射流轨迹由基本直线状态逐渐发生显著横向漂移,弯曲程度加剧。为挂轨式智能灭火机器人的喷头控制与轨迹规划提供了理论依据与方法支持,有助于实现高效、智能的灭火目标。 展开更多
关键词 复杂地下环境 挂轨式智能灭火机器人 喷头设计 龙格库塔法 射流轨迹分析方法 受力分析
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一种新型配电站智能消防灭火机器人的探讨
16
作者 张梓轩 郑洪波 +3 位作者 张慧 陈铭慧 杨俊松 黄振沛 《中国设备工程》 2026年第4期50-52,共3页
本文设计了一种新型配电站智能消防灭火机器人,通过无线主控制系统、智能行走机器人、气体喷控系统和无线火灾智能检测系统的协同工作,实现了24小时在线监控、定时巡检和自动精准灭火等功能。该配电站智能消防灭火机器人由机器人本体和... 本文设计了一种新型配电站智能消防灭火机器人,通过无线主控制系统、智能行走机器人、气体喷控系统和无线火灾智能检测系统的协同工作,实现了24小时在线监控、定时巡检和自动精准灭火等功能。该配电站智能消防灭火机器人由机器人本体和智能供电机器人仓库两部分组成,采用可编程逻辑控制器(PLC)作为控制器,基于汇川H2U,AUTOSHOP软件编写了该机器人的控制程序,完成了人机界面的组态。在SolidWorks软件中建立系统三维模型并运用仿真软件模拟检测过程。各项测试结果表明,本文设计结构合理、功能完善、性能稳定,能够及时发现火灾风险,并迅速采取措施灭火,大大提高了火灾防控的效率和安全性。 展开更多
关键词 灭火 控制系统 可编程逻辑控制器 人机控制 机器人 智能消防
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柔性驱动骨折复位机器人轨迹跟踪控制研究
17
作者 朱庆 江堤 +1 位作者 赵龙 涂德浴 《中国医疗器械杂志》 2026年第2期143-151,共9页
目的为降低软组织医源性损伤及断端碰撞风险,维持满意的复位状态以执行髓内钉内固定等操作,开展骨折复位机器人轨迹跟踪控制研究。方法首先,结合骨折复位机器人驱动特点,对于完成沿股骨轴向牵引动作的牵引机构,设计滑模变结构控制器,对... 目的为降低软组织医源性损伤及断端碰撞风险,维持满意的复位状态以执行髓内钉内固定等操作,开展骨折复位机器人轨迹跟踪控制研究。方法首先,结合骨折复位机器人驱动特点,对于完成沿股骨轴向牵引动作的牵引机构,设计滑模变结构控制器,对于完成绕股骨周向旋转及骨折断端正侧位复位动作的旋转机构,设计关节自适应模糊PID控制器;然后,为保证复位过程平稳无冲击,采用五次非均匀B样条曲线对机器人进行复位轨迹规划;最后,对机器人开展相同的肌肉收缩力和外界干扰状态下的复位模拟实验。结果复位完成后最大成角误差小于2°,最大平移残余为2.3 mm,复位精度满足临床功能性复位标准。在机器人维持复位状态时,人为给予骨折远端一个干扰信号,系统在3.6 s内恢复丢失的复位状态并稳定在目标值。结论实验结果证实了骨折复位机器人控制系统具有良好的柔顺性和鲁棒性,以及良好的应用前景。 展开更多
关键词 柔性驱动 股骨干骨折 复位机器人 轨迹规划 系统稳定性
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一种刚柔结合骨折复位机器人的设计与分析
18
作者 朱庆 江堤 涂德浴 《中国医疗器械杂志》 2026年第2期129-134,共6页
针对微创闭合复位髓内钉内固定术的技术瓶颈,该文提出一种刚柔结合微创骨折复位机器人,利用软体材料的柔性接触特性和连续变形能力,在保证复位精度的同时,兼顾骨折复位过程的柔顺性和安全性。同时,基于人体下肢解剖学和生理学特性,在考... 针对微创闭合复位髓内钉内固定术的技术瓶颈,该文提出一种刚柔结合微创骨折复位机器人,利用软体材料的柔性接触特性和连续变形能力,在保证复位精度的同时,兼顾骨折复位过程的柔顺性和安全性。同时,基于人体下肢解剖学和生理学特性,在考虑骨折部位肌肉等软组织存在的情况下,研制了一套股骨干骨折模型。最后,根据临床手术复位操作流程,利用骨折复位机器人对骨折模型开展复位模拟实验,最大成角误差为0.6°,最大残余平移为1.0 mm。结果表明,该机器人系统符合临床功能性复位标准,在保证精确度的同时,提升了人机交互的安全性,在实现骨折复位手术低辐射、轻量化、高柔顺性方面具有潜在优势。 展开更多
关键词 股骨干骨折 微创 机器人技术 闭合复位 柔性驱动
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腔镜手术机器人运动学分析与轨迹优化
19
作者 刘志琦 隋首钢 李坤 《自动化与仪表》 2026年第1期44-49,55,共7页
随着微创外科手术向精准化、智能化方向发展,手术机器人的轨迹优化技术已成为提升手术操作精度、确保患者安全的关键研究课题。该文针对腔镜手术机器人,基于D-H参数法建立其运动学模型,推导出其正逆解,并提出改进粒子群算法实现时间最... 随着微创外科手术向精准化、智能化方向发展,手术机器人的轨迹优化技术已成为提升手术操作精度、确保患者安全的关键研究课题。该文针对腔镜手术机器人,基于D-H参数法建立其运动学模型,推导出其正逆解,并提出改进粒子群算法实现时间最优轨迹规划。通过引入tent映射增强初始粒子群的空间覆盖性,结合自适应参数调整策略提升算法鲁棒性。并通过levy飞行,增强全局探索能力。最终在时间最优下,规划出平滑无突变的3-5-3次多项式插值轨迹。仿真与实物实验结果表明,所提方法在时间优化和轨迹平滑性方面具有显著优势,为腔镜手术机器人的精准运动控制提供了有效解决方案。 展开更多
关键词 D-H参数 运动学分析 多项式插值 粒子群优化算法
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面向标准化果园的多臂采摘机器人结构参数优化
20
作者 吴维理 万熠 +1 位作者 李亚男 唐东浩 《自动化与仪表》 2026年第2期36-42,48,共8页
在矮砧密植结构化果园中,果实分布密集且空间层次复杂,对采摘机器人提出了作业空间、结构布局协调性等多方面要求。该文设计双侧对称布置的上下两组五自由度龙门式机械臂,并基于改进D-H方法建立运动学模型与逆解推导。以各关节行程及关... 在矮砧密植结构化果园中,果实分布密集且空间层次复杂,对采摘机器人提出了作业空间、结构布局协调性等多方面要求。该文设计双侧对称布置的上下两组五自由度龙门式机械臂,并基于改进D-H方法建立运动学模型与逆解推导。以各关节行程及关键结构参数为优化变量,提出覆盖范围、结构紧凑性、上下臂冗余覆盖能力与结构兼容性4个目标,采用CMOEACD多目标进化算法优化,并通过Tsallis Entropy-TOPSIS方法筛选最优解。最终搭建样机并进行采摘实验,验证了优化设计的有效性。 展开更多
关键词 多臂采摘机器人 龙门式机械臂 多目标优化 结构参数优化
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