通过提供超出人为局限性的环境,机器人是空间探索的关键仪器。跳跃机器人概念是有吸引力的谈判复杂地形的解决方案。然而,在克服的工程挑战中,能够持续运行的跳跃机器人概念,机械故障模式的减少是最基本的。本研究提出开发跳跃机器人,重点是减少机制维护的最小致动。我们介绍了Sarrus式连杆的合成,以限制系统在不使用典型的同步齿轮的情况下对系统进行三种翻译程度。我们将目前的研究界定到垂直固体跳跃,以评估基本主驱动轴的性能。实验室示威者有助于转移理论概念和方法。实验室示威者进行了63%的动能转换效率的跳跃,理论最大为73%。令人满意的运行开辟了朝向太空勘探跳跃机器人平台的发展的设计优化和方向跳跃能力。
translated by 谷歌翻译
拍打翅膀是一种生物启发的方法,可在空中机器人中产生升力和推动,从而导致安静有效的运动。该技术的优点是安全性和可操作性,以及与环境,人类和动物的物理互动。但是,为了实现大量应用,这些机器人必须栖息和土地。尽管最近在栖息场上取得了进展,但直到今天,拍打翼车辆或鸟类动物仍无法停止在分支上的飞行。在本文中,我们提出了一种新颖的方法,该方法定义了一个可以可靠和自主将鸟鸟类降落在分支上的过程。该方法描述了拍打飞行控制器的联合操作,近距离校正系统和被动爪附件。飞行由三重俯仰高空控制器和集成的车身电子设备处理,允许以3 m/s的速度栖息。近距离校正系统,具有快速的光学分支传感可补偿着陆时的位置错位。这是通过被动双向爪设计可以补充的,可以锁定和固定2 nm的扭矩,在25毫秒内掌握,并且由于集成的肌腱致动而可以重新打开。栖息的方法补充了四步实验开发过程,该过程为成功的设计优化。我们用700 g的鸟杆验证了这种方法,并演示了在分支上拍打翼机器人的第一次自主栖息飞行,结果用第二个机器人复制。这项工作为在远程任务,观察,操纵和室外飞行中应用翼机器人的应用铺平了道路。
translated by 谷歌翻译
跳跃可能是克服小地形差距或障碍的有效运动方法。在本文中,我们提出了两种不同的方法,可以用类人形机器人进行跳跃。具体而言,从预定义的COM轨迹开始,我们开发了速度控制器的理论和基于优化技术评估关节输入的优化技术的扭矩控制器。在模拟和类人形机器人ICUB中,对控制器进行了测试。在模拟中,机器人能够使用两个控制器跳跃,而实际系统仅使用速度控制器跳跃。结果突出了控制质心动量的重要性,他们表明联合性能,即腿部和躯干关节的最大功率,以及低水平的控制性能是至关重要的,以实现可接受的结果。
translated by 谷歌翻译
在过去的十年中,自动驾驶航空运输车辆引起了重大兴趣。这是通过空中操纵器和新颖的握手的技术进步来实现这一目标的。此外,改进的控制方案和车辆动力学能够更好地对有效载荷进行建模和改进的感知算法,以检测无人机(UAV)环境中的关键特征。在这项调查中,对自动空中递送车辆的技术进步和开放研究问题进行了系统的审查。首先,详细讨论了各种类型的操纵器和握手,以及动态建模和控制方法。然后,讨论了降落在静态和动态平台上的。随后,诸如天气状况,州估计和避免碰撞之类的风险以确保安全过境。最后,调查了交付的UAV路由,该路由将主题分为两个领域:无人机操作和无人机合作操作。
translated by 谷歌翻译
外骨骼和矫形器是可穿戴移动系统,为用户提供机械益处。尽管在过去几十年中有重大改进,但该技术不会完全成熟,以便采用剧烈和非编程任务。为了适应这种功能不全,需要分析和改进该技术的不同方面。许多研究一直在努力解决外骨骼的某些方面,例如,机构设计,意向预测和控制方案。但是,大多数作品都专注于设计或应用的特定元素,而无需提供全面的审查框架。本研究旨在分析和调查为改进和广泛采用这项技术的贡献方面。为了解决此问题,在引入辅助设备和外骨骼后,将从物理人员 - 机器人接口(HRI)的角度来研究主要的设计标准。通过概述不同类别的已知辅助设备的几个例子,将进一步开发该研究。为了建立智能HRI策略并为用户提供直观的控制,将研究认知HRI。将审查这种策略的各种方法,并提出了意图预测的模型。该模型用于从单个电拍摄(EMG)通道输入的栅极相位。建模结果显示出低功耗辅助设备中单通道输入的潜在使用。此外,所提出的模型可以在具有复杂控制策略的设备中提供冗余。
translated by 谷歌翻译
四倍的机器人通常配备额外的手臂进行操作,对价格和重量产生负面影响。另一方面,腿部运动的要求意味着,这种机器人的腿通常具有执行操作所需的扭矩和精度。在本文中,我们介绍了一种新颖的设计,该设计针对一个小型四倍的机器人,配备了两个受甲壳类动物和指关节walker前的前肢启发的腿部安装机。通过使用腿部已经存在的执行器,我们只能使用每个肢体额外的3个电动机来实现操纵。该设计使相对于腿部电动机的小型且廉价的执行器的使用,从而进一步降低了成本和重量。由于集成的电缆/皮带轮系统,惯性的瞬间对腿的影响很小。正如我们在一套远程操作实验中所显示的那样,机器人能够执行单个和双LIMB操纵,并在操纵模式之间过渡。拟议的设计的性能与额外的手臂相似,同时称重和成本减少了每个操纵器的5倍,并可以完成需要2个操纵器的任务。
translated by 谷歌翻译
机器人社区在为软机器人设备建模提供的理论工具的复杂程度中看到了指数增长。已经提出了不同的解决方案以克服与软机器人建模相关的困难,通常利用其他科学学科,例如连续式机械和计算机图形。这些理论基础通常被认为是理所当然的,这导致复杂的文献,因此,从未得到完整审查的主题。Withing这种情况下,提交的文件的目标是双重的。突出显示涉及建模技术的不同系列的常见理论根源,采用统一语言,以简化其主要连接和差异的分析。因此,对上市接近自然如下,并最终提供在该领域的主要作品的完整,解开,审查。
translated by 谷歌翻译
虽然在各种应用中广泛使用刚性机器人,但它们在他们可以执行的任务中受到限制,并且在密切的人机交互中可以保持不安全。另一方面,软机器鞋面超越了刚性机器人的能力,例如与工作环境,自由度,自由度,制造成本和与环境安全互动的兼容性。本文研究了纤维增强弹性机壳(释放)作为一种特定类型的软气动致动器的行为,可用于软装饰器。创建动态集参数模型以在各种操作条件下模拟单一免费的运动,并通知控制器的设计。所提出的PID控制器使用旋转角度来控制多项式函数之后的自由到限定的步进输入或轨迹的响应来控制末端执行器的方向。另外,采用有限元分析方法,包括释放的固有非线性材料特性,精确地评估释放的各种参数和配置。该工具还用于确定模块中多个释放的工作空间,这基本上是软机械臂的构建块。
translated by 谷歌翻译
Snakes and their bio-inspired robot counterparts have demonstrated locomotion on a wide range of terrains. However, dynamic vertical climbing is one locomotion strategy that has received little attention in the existing snake robotics literature. We demonstrate a new scansorial gait and robot inspired by the locomotion of the Pacific Lamprey. This new gait allows a robot to steer while climbing on flat, near-vertical surfaces. A reduced-order model is developed and used to explore the relationship between body actuation and vertical and lateral motions of the robot. Trident, the new wall climbing lamprey-inspired robot, demonstrates dynamic climbing on flat vertical surfaces with a peak net vertical stride displacement of 4.1 cm per step. Actuating at 1.3 Hz, Trident attains a vertical climbing speed of 4.8 cm/s (0.09 Bl/s) at specific resistance of 8.3. Trident can also traverse laterally at 9 cm/s (0.17 Bl/s). Moreover, Trident is able to make 14\% longer strides than the Pacific Lamprey when climbing vertically. The computational and experimental results demonstrate that a lamprey-inspired climbing gait coupled with appropriate attachment is a useful climbing strategy for snake robots climbing near vertical surfaces with limited push points.
translated by 谷歌翻译
Animals run robustly in diverse terrain. This locomotion robustness is puzzling because axon conduction velocity is limited to a few ten meters per second. If reflex loops deliver sensory information with significant delays, one would expect a destabilizing effect on sensorimotor control. Hence, an alternative explanation describes a hierarchical structure of low-level adaptive mechanics and high-level sensorimotor control to help mitigate the effects of transmission delays. Motivated by the concept of an adaptive mechanism triggering an immediate response, we developed a tunable physical damper system. Our mechanism combines a tendon with adjustable slackness connected to a physical damper. The slack damper allows adjustment of damping force, onset timing, effective stroke, and energy dissipation. We characterize the slack damper mechanism mounted to a legged robot controlled in open-loop mode. The robot hops vertically and planar over varying terrains and perturbations. During forward hopping, slack-based damping improves faster perturbation recovery (up to 170%) at higher energetic cost (27%). The tunable slack mechanism auto-engages the damper during perturbations, leading to a perturbation-trigger damping, improving robustness at minimum energetic cost. With the results from the slack damper mechanism, we propose a new functional interpretation of animals' redundant muscle tendons as tunable dampers.
translated by 谷歌翻译
本文介绍了Scalucs,这是一种四足动物,该机器人在地上,悬垂和天花板上爬上攀爬,并在地面上爬行。 Scaleer是最早的自由度四束机器人之一,可以在地球的重力下自由攀爬,也是地面上最有效的四足动物之一。在其他最先进的登山者专门攀登自己的地方,Scaleer承诺使用有效载荷\ Textit {和}地面运动实践自由攀爬,这实现了真正的多功能移动性。新的攀登步态滑冰步态通过利用缩放器的身体连锁机制来增加有效载荷。 Scaleer在地面上达到了最大归一化的运动速度,即$ 1.87 $ /s,$ 0.56 $ m /s,$ 1.2 $ /min,或$ 0.42 $ m /min /min的岩石墙攀爬。有效载荷能力达到地面上缩放器重量的233美元,垂直墙上的$ 35 $%。我们的山羊抓手是一种机械适应的两指抓手,成功地抓住了凸凸和非凸的对象,并支持缩放器。
translated by 谷歌翻译
生物启发的六角形机器人是在艺术技术和应用中的机器人中相对年轻的分支。尽管它们的冗余设计具有高度的灵活性和适应性,但符合其能力的研究领域仍然非常缺乏。本文将被提出最先进的六足动物机器人特定控制架构,其允许完全控制机器人速度,身体方向和步行步态类型。此外,将深入研究地形互动,导致发展地形调整控制算法,该算法将允许机器人迅速地对地形形状和诸如工作空间内的非线性和非连续性作出反应。它将被呈现一个动态模型,导致源自六足球运动的解释与基本平台PKM机器相当,并且通过Matlab SimMechanicStm物理模拟验证所述模型。然后,可以开发一种能够识别腿部地形触摸和反应以确保运动稳定性的反馈控制系统。最后,据报道,来自基于Phantomx Ax Methal Hexapod Mark II机器人平台的实验活动来源的结果是通过Trossen织机织机械度。
translated by 谷歌翻译
研究界,工业和社会中地面移动机器人(MRS)和无人机(UAV)的重要性正在迅速发展。如今,这些代理中的许多代理都配备了通信系统,在某些情况下,对于成功完成某些任务至关重要。在这种情况下,我们已经开始见证在机器人技术和通信的交集中开发一个新的跨学科研究领域。该研究领域的意图是将无人机集成到5G和6G通信网络中。这项研究无疑将在不久的将来导致许多重要的应用。然而,该研究领域发展的主要障碍之一是,大多数研究人员通过过度简化机器人技术或通信方面来解决这些问题。这阻碍了达到这个新的跨学科研究领域的全部潜力的能力。在本教程中,我们介绍了一些建模工具,从跨学科的角度来解决涉及机器人技术和通信的问题所需的一些建模工具。作为此类问题的说明性示例,我们将重点放在本教程上,讨论通信感知轨迹计划的问题。
translated by 谷歌翻译
航天器微型振动的隔离对于成功依靠高精度指向的工具部署至关重要。 Hexapod平台代表了一个有前途的解决方案,但是与在可接受的质量和复杂性预算中获得理想的3D动态相关的困难导致了最小的实际采用。本文介绍了支柱边界条件(BCS)对系统级机械干扰抑制的影响。传统的全旋转关节构型的固有局限性被突出显示,并显示为链接质量和旋转惯性。提出并在分析上提出了针刺的BC替代方案,以减轻2D和3D的缓解。新BC的优势在任意平行操纵器中具有,并通过数值测试证明了几种六角形的几何形状。提出了具有良好性能的配置。最后,描述并验证了允许物理实现的新型平面关节。因此,这项工作可以开发不需要主动控制的微型启动平台。
translated by 谷歌翻译
In unstructured environments, robots run the risk of unexpected collisions. How well they react to these events is determined by how transparent they are to collisions. Transparency is affected by structural properties as well as sensing and control architectures. In this paper, we propose the collision reflex metric as a way to formally quantify transparency. It is defined as the total impulse transferred in collision, which determines the collision mitigation capabilities of a closed-loop robotic system taking into account structure, sensing, and control. We analyze the effect of motor scaling, stiffness, and configuration on the collision reflex of a system using an analytical model. Physical experiments using the move-until-touch behavior are conducted to compare the collision reflex of direct-drive and quasi-direct-drive actuators and robotic hands (Schunk WSG-50 and Dexterous DDHand.) For transparent systems, we see a counter-intuitive trend: the impulse may be lower at higher pre-impact velocities.
translated by 谷歌翻译
由于有限的有效载荷能力有限,因此在山区环境中的救援任务几乎无法通过标准的腿部机器人或飞行机器人来实现。我们提出了一个新颖的概念,用于绳索攀岩机器人,该机器人可以谈判最新的斜坡并承担重载的有效载荷。机器人通过绳子固定在山上,并配备了一条腿来推向山上并开始跳跃动作。在跳跃之间,提升机被用来绕/放开绳索,以垂直移动并影响横向运动。这种简单的(但有效)的两倍致动,使系统能够实现高安全性和能源效率。确实,绳索可以防止机器人掉落,同时弥补了大部分重量,从而大大减少了腿部执行器所需的努力。我们还提出了一种最佳控制策略,以生成克服障碍的点对点轨迹。由于使用了自定义简化的机器人模型,我们可以实现快速计算时间($ <$ 1 s)。我们使用完整的机器人模型验证了凉亭模拟中生成的最佳运动,显示了提出的方法的有效性,并确认了我们概念的兴趣。最后,我们进行了可及性分析,表明可实现的目标区域受到脚壁接触的摩擦特性的强烈影响。
translated by 谷歌翻译
大多数Quadrupss开发的高度驱动,因此他们的控制是非常繁琐的。它们需要先进的电子设备连续解决复杂的逆运动型方程。此外,随着传统距离传感器通常由于机器人的运动而导致的连续扰动通常发生故障,它们要求特殊和昂贵的传感器自动导航环境。另一个挑战是在步行时保持机器人的连续动态稳定性,这需要复杂和最先进的控制算法。本文介绍了我们内部棱镜联合电池的硬件设计和控制架构的彻底描述,称为Prisma。我们的目标是伪造强大而温制性的稳定的四足机器人,可以使用基本控制算法并利用传统传感器来导航未知环境。我们讨论了机器人在其运动,不同脚轨迹,可制造性和控制方面的益处和限制。
translated by 谷歌翻译
通常,地形几何形状是非平滑的,非线性的,非凸的,如果通过以机器人为中心的视觉单元感知,则似乎部分被遮住且嘈杂。这项工作介绍了能够实时处理上述问题的完整控制管道。我们制定了一个轨迹优化问题,该问题可以在基本姿势和立足点上共同优化,但要遵守高度图。为了避免收敛到不良的本地Optima,我们部署了逐步的优化技术。我们嵌入了一个紧凑的接触式自由稳定性标准,该标准与非平板地面公式兼容。直接搭配用作转录方法,导致一个非线性优化问题,可以在少于十毫秒内在线解决。为了在存在外部干扰的情况下增加鲁棒性,我们用动量观察者关闭跟踪环。我们的实验证明了爬楼梯,踏上垫脚石上的楼梯,并利用各种动态步态在缝隙上。
translated by 谷歌翻译
串联连接的机器人是希望在大规模灾害中的搜索和救援等限制空间中执行任务的候选人。这种机器人通常是韧带,我们假设肢体的添加可以改善移动性。然而,在设计和控制这种装置方面的挑战在于以提高移动性的方式协调高维冗余模块。在这里,我们开发了一个控制串联连接的多腿机器人的一般框架。具体地,我们结合了两种方法来构建一般的形状控制方案,其可以为各种机器人形态的有效运动提供自变形(“Gaits”)的基线模式。首先,我们从维度降低和生物步态分类方案中获取灵感,以产生身体变形和脚提升/降低的循环模式,其促进了任意基板接触图案的产生。其次,我们使用几何力学方法来促进识别这些起伏的最佳相位,以最大化速度和/或稳定性。我们的方案允许在扁平摩擦地形上的多腿机器人机车上的有效Gaits开发有多种数量的四肢(4,6,16,甚至0四肢)和身体致动能力(包括在Limbless设备上的侧壁Gaits)。通过适当协调身体波动和腿部放置,我们的框架结合了Limbless机器人(模块化)和腿机器人(移动性)的优势。我们预计我们的框架可以提供一般的控制方案,以便快速部署一般的多腿机器人,铺平往达在现实条件下遍历复杂环境的机器的方式。
translated by 谷歌翻译
Automation in farming processes is a growing field of research in both academia and industries. A considerable amount of work has been put into this field to develop systems robust enough for farming. Terrace farming, in particular, provides a varying set of challenges, including robust stair climbing methods and stable navigation in unstructured terrains. We propose the design of a novel autonomous terrace farming robot, Aarohi, that can effectively climb steep terraces of considerable heights and execute several farming operations. The design optimisation strategy for the overall mechanical structure is elucidated. Further, the embedded and software architecture along with fail-safe strategies are presented for a working prototype. Algorithms for autonomous traversal over the terrace steps using the scissor lift mechanism and performing various farming operations have also been discussed. The adaptability of the design to specific operational requirements and modular farm tools allow Aarohi to be customised for a wide variety of use cases.
translated by 谷歌翻译