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  • 提供配置文件
  • 机器人与空间系统实验室(RASSL)致力于开发产生空间(即三维)运动和力传递的机器人机械系统。该实验室致力于推进这些具有挑战性的系统的设计方法，以及它们在工业和消费应用中的应用技术。
产品组合

  • 移动机器人系统

  • PantherBot

  • 一种用于自主导航和远程操作的通用移动机器人平台

    The PantherBot建立在MobileRobotsTM PowerBot移动机器人平台上，配备了激光导航系统和Schunk 6自由度机器人手臂。PantherBot装备有:一个由Schunk公司制造的6自由度机械臂，臂长为1米，有效载荷为3公斤，一个SICK激光测距仪，21个声纳碰撞传感器，两个视频摄像头，802.11b WiFi，以及两台运行Linux的车载电脑。The PantherBot基地具有自主绘制地形和执行SLAM(同步定位和绘图)的能力。该系统还可以通过安装在PantherBot上的两个摄像头进行视频直播;一个在PantherBot的基座上，另一个与机械臂上的平行夹持器相邻，通过802.11b WiFi远程监控机械臂的运动。

    PantherBot工具(Tai, Rae, Nunn, Larochelle)
    The PantherBot工具项目的目标是设计工具和相关的硬件和软件，为我们的移动机器人PantherBot提供开门和按墙板按钮的能力，以便它可以在F. W. Olin工程综合大楼内自主漫游。该项目产生了两个新的工具的设计:Prod和Enterprise。Prod用于按墙板按钮，而Enterprise用于旋转门把手和开门。

    • 部署了Prod工具的PantherBot。

    • 黑豹机器人用手臂够到地板。

    • PantherBot工具团队。

  • 智能地面车辆

  • 自主移动机器人(比什诺伊，拉罗谢尔)
    This项目是作为一个顶层设计项目开始的。他们的目标是创造一种自动导航车辆，以参加智能地面车辆竞赛(IGVC)。The IGVC是一项工程挑战，其主要目标是设计一个机器人，它具有足够的人工智能，能够自主地通过布满障碍物的赛道，如桶、坑和沙坑。该机器人配备了一个SICK LMS 291激光测距仪(激光雷达)，一个数字罗盘，一个半球Eclipse数字全球定位系统(gps)，立体摄像头，一个英特尔酷睿2 Quad 2.83 GHz pc机，一个固态驱动器，一个ARM 7 Cortex M3子处理器，两个25(安)驱动伺服与编码器反馈，和一个24V (dc)电源，可长达2小时的自主操作。

    软件架构

    • 原型

    • IGV的“内部

    • 进口团队

  • 机器人WORKCELL系统

    • RoboGami - Motoman艺术!

    • 2007年夏天，一个MAE-4090机器人与自动化制造班的项目遇到了一个挑战，即创建一个用于折纸的机器人系统——一种古老的日本折纸艺术。

    • MotoCheck

    • 我们玩个游戏好吗?
      In 2006年夏天，一个me -4090机器人和自动化制造类项目受到了creating机器人工作单元的挑战，使用我们的Motoman SV3与人类对手下跳棋。到目前为止-只有2人击败了我们的Motoman!

    • RuBot

    • 解决多维数据集!
      In 2004年夏天，一个mee -4090机器人和自动化制造类项目受到了creating机器人工作单元的挑战，使用我们的Motoman SV3解决了著名的魔方。

    • 平行的爪爪

    • Parallel带力控制的颌端执行器(Caballero, Larochelle)
      A力控平行钳爪设计用于RASSL的机器人系统。该末端执行器由气缸驱动，气缸由微控制器通过电控气动调节器控制。其结果是一个平行颚夹钳，能够应用高达15(磅)的夹持力，用于支持实验室的研究和教育活动。

  • 机器人WORKCELL系统

    • 自碰撞检测
      空间机器人机械系统的碰撞检测(Ketchel, Larochelle)

    • 该方法用于检测三维运动中圆柱形刚体的碰撞。该算法利用了直线几何和对偶数代数。用无限圆柱体对刚体进行建模，计算碰撞条件。如果条件不满足，那么两个物体就不会碰撞。如果条件满足，算法继续进行。然后用有限圆柱体建模。采用另一种算法，得到了一种有效的三维运动碰撞检测方法。
      Lines用于在三维空间中定义有限圆柱体的位置，然后使用线几何来确定圆柱体是否碰撞或相互干扰。
      Our碰撞检测算法已被用于检测空间4C机器人机构的自碰撞，以及在汽车装配线上将仪表盘安装到车架上的工业机器人的运动规划。

    • 环面
      时间最优机器人系统(Larochelle, McCarthy, Bobrow)

    • TORUS(时间-最优机器人系统)是一个与计算机图形界面相结合的数值最优控制包。TORUS的核心是时间最优控制策略，它与非线性优化包相互作用，以确定机器人系统的动态性能极限。其结果是，设计者能够根据实际的动态标准来评估机器人系统的设计。使用TORUS很容易确定指定任务的一些动态性能标准包括:确定最大动态载荷，确定完成任务所需的最短时间，确定两个或多个机器人合作完成任务的性能效益，以及评估不同抓取对工件的动态影响。
      Shown上面是两个协作的Odetics机器人手臂移动工件(绿色)。完成任务的时间、最大负载和当前电机转矩占最大输出的百分比显示在左下方的显示窗口中。

    • 第一个动态
      1997年空间海岸队f.i.r.s.t机器人动力学分析与仿真(Pérez-Núñez, Larochelle)

    • 本论文研究的是一个3-R平面机器人的计算机分析与仿真。该机器人是由太空海岸队为1997年f.i.r.s.t机器人比赛设计的，并使用Adams 8.2进行了分析，这是一个模拟和分析机械系统的强大商业程序。研究了三个不同的案例，以比较计算机对一个相对简单的模型的分析结果与实际的实验数据。这项工作的目的是确定计算机模型所需的复杂程度，以便获得接近实际硬件性能的结果。

  • 机制设计

    • 虚拟现实空间
      利用虚拟现实技术设计空间4C机构(Larochelle, Vance, Dorozhkin, Tse, Agius)

    • 这是一个由国家科学基金会DMII工程设计项目资助的多机构合作研究项目。在这里，RASSL与爱荷华州立大学(ISU)的Judy Vance教授合作。Vance教授和她的学生Denis Dorozhkin隶属于ISU的虚拟现实应用中心(VRAC)。VRAC是开发与计算机生成的虚拟环境的人机界面的世界领导者，以放大人们的创造力和效率。本研究项目探讨使用虚拟现实(VR)作为工具设计空间4C刚体制导机构。空间4C机构是由圆柱(C)关节连接的四个连杆组成的两个自由度闭合运动链。圆柱形关节沿其轴提供平移和旋转运动。空间机构为电子控制的多输入设备提供了更好的选择，如机器人操纵器。作为纯粹的机械装置，空间机构更便宜，更可靠，更节能。一个单独的空间机构通常能够完成需要几个平面机构才能完成的运动任务。 Despite the potential benefits associated with operation of spatial mechanisms, development of such mechanical systems has been hindered by the lack of the appropriate mechanism design software applications.

    • SPASUR
      SPAtial 4C机构的表面(Agius, Larochelle)

    • SPASUR是一个程序，用来生成空间4C机构耦合器表面的参数表示，并提供这些表面的交互式可视化。空间4C机构是两自由度闭链机构。因此，任何给定耦合器点的可用运动都是一个三维曲面。我们已经证明了空间4C机构的耦合器曲面是16度直线直纹曲面。
      The耦合器表面是机构的耦合器上附着的一个点所能到达的所有点的集合。Here, SPASUR的MATLAB实现显示了曲柄-摇杆空间4C机构的耦合器表面。Finally，我们的实现SPASUR到我们的VRSpatial沉浸式虚拟现实设计环境显示。耦合器表面的可视化已被证明在设计空间机构方面非常有用。

    • 镜面定位装置&球面定位装置
      镜像定位系统(MPD) (Brown, Tonapi, Larochelle, Sharaf-Eldeen)

    • The这个项目的目标是设计一个装置，以增加太阳能辐射到光伏(pv)阵列生产清洁能源。太阳跟踪是使用镜面定位系统将太阳辐射反射到固定的光伏阵列上。镜面定位系统由两个伺服电机驱动的新型球形五杆机构组成，两个伺服电机都固定在底座上并由底座支撑。
      The最终的设计是一种新颖的两自由度球面五杆机构，能够按需要定位镜子。该机构利用180度连杆长度来增加刚性。该机构设计的灵感来自于拉瓦尔大学教授Clement Gosselin的敏捷眼和相关工作。新设计有几个优点:与传统的光伏阵列跟踪系统相比，新型的反射面操作需要更少的功率;开环太阳跟踪是基于众所周知的轨道力学，因此不需要传感器来确定太阳的位置;两个自由度的球面运动产生了一个巨大的奇点自由镜定向工作空间-高度范围40到115度和方位角范围24到156度。

    • 奥西里斯
      空间与球面机构设计(Tse, Larochelle)

    • OSIRIS是一个新一代球面和空间机构CAD程序。它可以移植到许多计算机平台上。OSIRIS正在与计算机图形学一起开发，这将允许用户可视化整个机构及其运动。OSIRIS使用OpenGL作为图形库。OSIRIS有全功能的图形用户界面，并使用主题库开发其图形用户界面。具有6个输入轴(3个位置和3个方向)的太空球输入装置集成到OSIRIS中。这6个输入轴允许用户图形化地放置所有想要的位置。用户还可以用鼠标或键在所需位置的详细信息中放置位置。功能齐全的图形用户界面和太空球输入设备使OSIRIS相对容易使用。OSIRIS可以为2,3,4个位置(方向)合成球形和空间机构，并具有过滤器，以消除大多数不可用的机构设计。 There is also a module to help design sperical mechanisms for general spatial tasks. A guide map will be generated for four location(orientation) mechanism synthesis. The guide map will display all possible designs and their mechanism type at one time. This allows the user to pick and choose which mechanism design best fits the needs of the desired task. OSIRIS will also generate a guide map for two location(orientation) mechanism synthesis by using Bézier motion interpolation which will add another two locations(orientations).

    • 黑桃
      空间4C机构设计(Larochelle)

    • SPADES是一个基于交互式图形的空间机构设计软件包。该项目为空间4C机构的综合提供了一个平台，引导身体通过空间中的三个或四个指定位置。空间4C机构由圆柱形(C)关节连接的四个连杆组成。两个自由度C关节允许相对平移和绕直线旋转，这与普通平面转动关节(R)或铰链关节只允许绕直线相对旋转不同。创建SPADES的目标是将当前的空间4C综合和分析理论整合到一个软件包中，这对空间机制设计和研究是有用的。SPADES运行在运行IRIX的Silicon Graphics平台上。
      The spades的设计环境由四个独特的窗口组成。左上角的窗口显示了4C机制。该链接可以在此窗口中动画化。左下方的窗口显示了位置合成。这四个位置可以在此窗口中更改。右上角的窗口显示了所有的位置和链接信息。只需输入适当的信息，就可以在此窗口中更改链接的长度和位置。右下方的窗口显示了固定和移动的一致性。指南地图显示了四个地点的所有可能解决方案。

    • 空间4 c原型
      Spatial 4C机构原型(Ustun, Agius, Larochelle)

    • A原型空间4C机构的设计和原型。空间4C机构是一个二自由度闭链，由4个连杆组成，通过圆柱(C)关节串联在一起，其中圆柱(C)关节是一个二自由度关节，允许在空间中绕直线旋转和/或平移。空间4C机构是普通平面四杆机构的三维模拟。但空间4C机构与平面四杆机构存在显著差异。平面四杆机构被限制在二维平面上运动，而空间4C机构能够在一般的三维空间中产生运动和/或力传递。然而，这些机构只需要两个自由度的驱动和控制，而典型的工业机器人有6个或更多的关节，主动控制产生三维运动。RASSL正致力于开发新的工具，以促进这些令人兴奋的机器人机构的设计和实现。

    • SFB设计师
      Web-based球面机构的计算机辅助设计与制造(Schuler, Ketchel, Larochelle)

    • SFB Designer是我们SphinxCAM软件的增强网络版本。SphinxCAM是世界上第一个用于球面四杆机构的计算机辅助制造(CAM)软件。这些设备已被证明是有用的定位零件，但他们的制造可能具有挑战性。迄今为止，这一挑战限制了它们在工业和消费应用中的使用。SFB设计器的创建是为了解决这一挑战，并促进球形机构的设计和使用。SFB Designer为设计人员提供了一个免费的、基于web的工具来布局零件和查看组装的机构。SFB Designer允许用户指定球形机构的尺寸，然后Pro|E零件和装配图自动生成。这些图纸可以作为Pro|E零件和装配文件下载，或以STEP、dxf、iges和其他格式与其他CAD/CAM软件包一起使用。这些文件可用于:可视化机构的三维装配(ASM, JPG或TIF)，执行静态和动态分析(ASM)，制作快速原型(STL或STEP)，或最终使用数控机床(IGES或DXF)制造机构。此外，还可以生成组装机构的tiff和jpg图像(见下文)。 SFB Designer facilitates the design, visualization, prototyping and manufacture of spherical four-bar mechanisms. SFB Designer lays out the mechanism's links using circular arcs with feet at either end. The feet are designed to facilitate the accurate placement and orientation of the axes and the use of bearings. The circular arcs are designed to allow the links to be spaced closely together. The result is a compact mechanism that conserves material and has been layed out to facilitate precise arc lengths and accurate axes placement.

    • PFB设计师
      Web-based平面机构的计算机辅助设计与制造(Schuler, Larochelle)

    • PFB Designer的灵感来自SFB Designer-我们的基于web的球面四杆机构分析和制造工具。PFB设计器的创建是为了解决平面四杆机构的详细设计、零件布局和动态分析的挑战。PFB Designer为设计人员提供了一个免费的、基于web的工具，以布局零件和查看组装机构。PFB Designer允许用户指定平面四杆机构的尺寸，然后Pro|E零件和装配图自动生成。这些图纸可以作为Pro|E零件和装配文件下载，或以STEP、dxf、iges和其他格式与其他CAD/CAM软件包一起使用。这些文件可用于:可视化机构的三维装配(ASM, JPG或TIF)，执行静态和动态分析(ASM)，制作快速原型(STL或STEP)，或最终使用数控机床(ASM, STL或STEP)制造机构。此外，还可以生成组装机构的tiff和jpg图像(见下文)。PFB Designer促进平面四杆机构的设计，可视化，原型和制造。PFB设计师布局的机制的链接使用脚在两端。脚的设计是为了方便准确的位置和方向的轴和轴承的使用。 The result is a compact mechanism that conserves material and has been layed out to facilitate precise link lengths and accurate axes placement.

    • 斯芬克斯
      Designing球形四杆(4R)机构(Larochelle, McCarthy, Murray, Bodduluri, Dooley)

    • SPHINX是一个交互式图形为基础的软件包设计球形机构。该方案为合成球形四杆机构提供了一个平台，该机构可以引导物体在空间中通过三个或四个规定的方向。球面四杆机构由四个连杆组成，由转动关节(R)或铰链连接。球面机构中的单自由度R关节允许在空间中围绕任意直线进行相对旋转。这将球形4R机构与普通平面四杆机构区别开来。平面四杆机构由四个连杆由转动(R)关节连接，其直线都是平行的。创建SPHINX的目标是将目前的球面4R综合和分析理论整合到一个软件包中，这对球面机构的设计和研究是有用的。SPHINX运行在运行IRIX操作系统的Silicon Graphics平台上。
      The斯芬克斯设计环境由四个独特的窗口组成。左上角的窗口显示球形链接。链接可以在此窗口中动画化。左下方的窗口显示了位置合成。四个方向可以在这个窗口中改变。右上角的窗口显示了所有位置和链接信息。只需输入适当的信息，就可以在此窗口中更改链接的半径和方向。右下方的窗口显示了指南地图。指南地图显示了所给出的四个方向的所有可能的解决方案。不可用的解决方案可以通过使用奇异性检查选项来消除。

    • 斯芬克斯
      Designing球形四杆(4R)机构(Larochelle, McCarthy, Murray, Bodduluri, Dooley)

    • SphinxCAM是世界上第一个用于球面四杆机构的计算机辅助制造(CAM)软件。SphinxCAM的创建是为了弥合球形四杆机构的设计和制造之间的差距。目前有Sphinx、SphinxPC和Isis等工具可以帮助设计和可视化球形机构。在确定了一个合适的机制后，问题是能否建立它的原型。机构的连杆必须有精确的弧长和精确的轴的位置。SphinxCAM能够从Sphinx、SphinxPC或Isis获取数据，并将其与其他机器数据相结合，从而准确地绘制出机构的链接。SphinxCAM输出机构的图纸和组装机构所需的间隔器的尺寸。然后，这些图纸可以导入到标准的CAM包中，生成NC代码，并以较高的精度制造机构连杆。SphinxCAM是用AutoLISP计算机语言编写的，在AutoCAD环境下运行。

    • ∞风扇
      一种新型球面四杆机构(迪斯、凯彻、拉罗谢尔)

    • The无限扇(美国专利号6213715)是由Stacy L. dee和John S. Ketchel在Pierre Larochelle博士的监督下，在国家科学基金会DMI9612062资助的“本科研究经验”补充项目的支持下设计和制作的。补充研究经费的目的是设计和原型一个工作的球形四杆机构，即无限扇。无限风扇的设计既可以是台式风扇，也可以是立式风扇，可以在垂直和水平方向上运动。球形机构产生的运动使扇面在球面上以“无限”或侧向8字形模式移动

  • 运动规划

    • 大约Bi-Invariant指标
      SE(3)和SE(2)上的距离度量(Venkataramanujam, Larochelle)

    • There是寻找欧氏空间中两点之间距离的各种有用的度量。然而，在欧几里得空间中寻找两个刚体位置之间的距离的度量取决于所使用的坐标框架和单位。一个独立于这些选择的度量是可取的。我们利用特殊欧氏群SE(N-1)的映射，发展了刚体位移有限集的度量。该方法基于SE(N-1)的齐次变换表示的极坐标分解，将SE(N-1)嵌入SO(N)。为了得到适合于设计应用的有限位移集的有用度量，使用了主框架和特征长度。然后用SO(N)上的bi-invariant度规来测量SE(N-1)中任意两个位移之间的距离。给出了应用该方法的具体算法，并通过三个算例进行了说明。该技术在机构综合和机器人运动规划方面具有潜在的应用价值。

    • 呼啦圈的方法
      球对体(Tipparthi, Larochelle)的取向序分析

    • In本工作创造了一种新的方法来分析球形RR二元体的取向顺序。该方法的目的是确定球形RR二元体的指定固定轴位置是否会导致该二元体以所需的顺序(如1、2、3、4等)引导运动的刚体通过一组有限分离的球形方向。将Myszka、Murray和Schmiedeler的平面螺旋桨方法推广为球面箍方法。The圆环是设计球体上与球面RR二元固定轴相交的大圆。箍法涉及绕固定轴旋转箍，并注意相对旋转轴遇到的顺序。该结果是一个有用的工具，以确定一个给定的球面RR二元将引导运动的物体通过一组规定的方向，以所需的顺序。

    • Bézier运动插值
      (Parouty Larochelle)

    • This研究成果应用Bézier运动插值和计算机图形方法来生成机器人轨迹。该软件工具使用户能够在计算机环境中重建所需的工业场景，为机器人生成实际的轨迹。我们在机器人轨迹设计方面的经验表明，轨迹设计师需要能够在三维空间中将运动问题可视化，并使设计师能够采用可视化的方法来解决问题。通过全面的用户界面和高效的计算算法，我们的软件使设计师能够轻松地为任何机器人定义精确的运动任务，并创建一个光滑和实用的轨迹，只需点击一个按钮。为了说明我们在运动插值方面的工作，我们为流行的PUMA 560机器人手臂开发了一个轨迹规划软件的专门版本。这个版本的软件允许用户为PUMA 560创建轨迹，并实际可视化机器人遵循插值运动。