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基本信息

項(xiàng)目名稱:
智能蛙板機(jī)器人
簡介:
本作品將游龍板的反偏向輪運(yùn)動(dòng)形式創(chuàng)新地應(yīng)用于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制研究領(lǐng)域,具有開拓意義;本機(jī)器人通過兩臂開合時(shí)輪子與地面產(chǎn)生的摩擦力前進(jìn),運(yùn)動(dòng)靈活敏捷,水陸均可驅(qū)動(dòng);實(shí)現(xiàn)了紅外測(cè)量側(cè)方及前方障礙物和道路寬度、調(diào)整兩臂擺幅以適應(yīng)道路寬度變化、靈活轉(zhuǎn)向避障(側(cè)面及前方)、遙控、倒車、多機(jī)協(xié)同前進(jìn)等功能;可用于水陸兩棲機(jī)器人、偵察機(jī)器人、舞蹈機(jī)器人等實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域,也可作為血液中微納米機(jī)器人運(yùn)動(dòng)原型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
詳細(xì)介紹:
機(jī)器人技術(shù)是一門快速發(fā)展的高新技術(shù),在交通、醫(yī)療、軍事、工業(yè)生產(chǎn)等方面用途廣泛。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式、感知方式等是這一領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。 目前已經(jīng)提出的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)形式有輪式、履帶式、步行式等,本作品將游龍板的反偏向輪運(yùn)動(dòng)形式創(chuàng)新地應(yīng)用于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制研究領(lǐng)域,具有開拓意義。該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)與蛙泳形式相似,通過擺動(dòng)機(jī)器人腿臂,利用腿臂上的反偏向輪與地面的作用力實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng),在水中也可產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力,同時(shí)由于沒有螺旋槳,因此不會(huì)對(duì)水體生物或者人體血管產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。機(jī)器人驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為直流電機(jī)、齒輪,使用金屬加工制作;電源使用鋰離子電池供電;在此基礎(chǔ)上又運(yùn)用AVR單片機(jī)和PWM直流電機(jī)控制技術(shù)制作了機(jī)器人的控制模塊,軟件使用專家控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了蛙板機(jī)器人的自動(dòng)行駛。該機(jī)器人能夠通過安裝在前方和側(cè)方的測(cè)距傳感器探測(cè)運(yùn)動(dòng)通道的寬度以及周圍的障礙物,通過專家控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)方向與腿臂開合的寬度,使其能夠適應(yīng)不同的道路寬度,同時(shí)適當(dāng)轉(zhuǎn)向避開障礙物。該機(jī)器人使用無線通信模塊實(shí)現(xiàn)了遙控、多機(jī)協(xié)同組隊(duì)前進(jìn)的功能,使用腿臂上的舵機(jī)將動(dòng)力輪反向后可以實(shí)現(xiàn)倒車功能;在兩臂實(shí)現(xiàn)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)后能夠?qū)崿F(xiàn)更為復(fù)雜和敏捷的動(dòng)作,使得前進(jìn)、轉(zhuǎn)向、倒車的方式和效率大為增強(qiáng),甚至可以讓該機(jī)器人跳出“華爾茲”式的舒展舞蹈。 應(yīng)用上,可用于水陸兩棲機(jī)器人、偵察機(jī)器人、舞蹈機(jī)器人等實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域,也可作為血液中微納米機(jī)器人運(yùn)動(dòng)原型、多機(jī)協(xié)同配合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

作品圖片

  • 智能蛙板機(jī)器人
  • 智能蛙板機(jī)器人
  • 智能蛙板機(jī)器人
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作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

1、作品目的:本項(xiàng)目對(duì)反偏向輪運(yùn)動(dòng)原理進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一種新驅(qū)動(dòng)形式;通過專家控制系統(tǒng)來控制實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、道路寬度自適應(yīng)、轉(zhuǎn)向、倒車、多機(jī)編隊(duì)等功能。 2、基本思路:機(jī)器人由支撐平臺(tái)、腿臂、反偏向輪、測(cè)距傳感器、控制器等組成。反偏向輪產(chǎn)生前進(jìn)的動(dòng)力,紅外傳感器用于進(jìn)行道路寬度測(cè)量以及障礙物的發(fā)現(xiàn);改變后臂擺幅適應(yīng)道路寬度的變化;無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和多機(jī)協(xié)同;舵機(jī)控制反偏向輪軸的朝向?qū)崿F(xiàn)倒車。 3、創(chuàng)新點(diǎn):(1)將反偏向輪運(yùn)動(dòng)特性用于設(shè)計(jì)一種新的運(yùn)動(dòng)形式;(2)該運(yùn)動(dòng)形式在水陸兩棲環(huán)境均有驅(qū)動(dòng)能力(類似游動(dòng)),同時(shí)沒有螺旋槳,對(duì)水體生物及人體血管無破壞性危險(xiǎn);(3)紅外傳感器檢測(cè)路寬和障礙物,通過腿臂擺幅調(diào)節(jié)可適應(yīng)通道寬度變化;(4)通過無線模塊實(shí)現(xiàn)遙控及多機(jī)編隊(duì);(5)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)力突出,兩腿獨(dú)立驅(qū)動(dòng)時(shí)更為顯著;(6)改變反偏向輪軸方向?qū)崿F(xiàn)倒車。 4、技術(shù)關(guān)鍵:(1)對(duì)反偏向輪進(jìn)行建模分析,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人擺臂驅(qū)動(dòng)方式;(2)設(shè)計(jì)腿臂擺動(dòng)控制方法,改變擺動(dòng)幅度和頻率來調(diào)節(jié)速度;(3)通過紅外測(cè)距傳感器識(shí)別測(cè)量障礙和路寬;(4)通過腿臂擺幅調(diào)節(jié)適應(yīng)路寬并避障;(5)舵機(jī)改變反偏向輪軸方向?qū)崿F(xiàn)倒車;(6)無線模塊實(shí)現(xiàn)遙控和多機(jī)協(xié)同。 5、技術(shù)指標(biāo):(1)最小轉(zhuǎn)彎半徑1m;(2)最大運(yùn)行速度1.5m/s;(3)能耗40W;(4)路徑跟蹤精度5-6cm;(5)控制器控制頻率1K Hz;(6)紅外測(cè)距傳感器探測(cè)精度5-6cm,距離10-80cm;(7)遙控及無線通訊距離100m。

科學(xué)性、先進(jìn)性

1、本作品的先進(jìn)性首先體現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)形式的創(chuàng)新性上,突出特點(diǎn)在于:(1)基于反偏向輪運(yùn)動(dòng)特性,通過腿臂擺動(dòng),實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人平順、快速運(yùn)動(dòng);(2)通過腿臂擺動(dòng),實(shí)現(xiàn)機(jī)器人寬度調(diào)整,自主適應(yīng)道路寬度的動(dòng)態(tài)變化,通過能力強(qiáng);(3)運(yùn)動(dòng)形式具有水陸兩棲的驅(qū)動(dòng)能力,無螺旋槳作用,對(duì)水體生物以及人體血管無破壞性危險(xiǎn);(4)由腿臂擺動(dòng)驅(qū)動(dòng),機(jī)器人肢體表現(xiàn)力豐富,行為能力突出;(5)轉(zhuǎn)向避障方式靈活多變; 2、智能蛙板機(jī)器人具有移動(dòng)、避障、遙控、多機(jī)協(xié)同、倒車等功能;同時(shí),重量小,速度快,運(yùn)動(dòng)靈巧輕便,具有機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊合理,實(shí)用性、穩(wěn)定性和通用性好等特點(diǎn); 3、雙腿獨(dú)立驅(qū)動(dòng)配合轉(zhuǎn)向輪可以完成非常復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡,在表現(xiàn)力等方面優(yōu)于普通的輪式機(jī)器人; 4、可用于水陸兩棲機(jī)器人、偵察機(jī)器人、舞蹈機(jī)器人等實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域;也可用于機(jī)器人編隊(duì)表演;同時(shí),可作為如血液中微納米機(jī)器人等生物機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

第六屆“挑戰(zhàn)杯”首都大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎(jiǎng)。

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

技術(shù)轉(zhuǎn)讓

作品可展示的形式

實(shí)物、圖片、錄像、現(xiàn)場(chǎng)演示

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

1、技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 本作品設(shè)計(jì)了一種新的移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)形式,該運(yùn)動(dòng)形式在水陸環(huán)境均具有驅(qū)動(dòng)能力(類似游動(dòng));其通過腿臂擺幅調(diào)節(jié)可自主適應(yīng)不同通道寬度,運(yùn)動(dòng)方式靈活,道路適應(yīng)能力強(qiáng);雙腿獨(dú)立驅(qū)動(dòng)時(shí)配合 轉(zhuǎn)向輪可以完成非常復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡,行為表現(xiàn)力優(yōu)于普通的輪式機(jī)器人。 2、適應(yīng)范圍和推廣前景 (1)可作為水陸兩棲機(jī)器人予以推廣,由于不存在螺旋槳機(jī)構(gòu),因此對(duì)于人體內(nèi)部血管或者是水體中的生物非常安全; (2)由于可適應(yīng)道路寬度的變化,轉(zhuǎn)向倒車靈活,道路適應(yīng)能力強(qiáng),因此可作為巡視偵察機(jī)器人應(yīng)用在工礦廠區(qū)、不適合人類進(jìn)入的區(qū)域等; (3)可作為多機(jī)器人協(xié)同編隊(duì)、生物微納米機(jī)器人等多種研究的實(shí)驗(yàn)平臺(tái); (4)同時(shí)這種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)力非常突出,對(duì)運(yùn)行動(dòng)作進(jìn)行控制,可推廣應(yīng)用于機(jī)器人教學(xué)與演示領(lǐng)域。

同類課題研究水平概述

經(jīng)查閱沒有查詢到將這種運(yùn)動(dòng)形式應(yīng)用于機(jī)器人設(shè)計(jì)制作領(lǐng)域的同類研究課題成果。
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