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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

  • 用于自主导航和遥操作的通用移动机器人平台

    The PantherBot基于MobileRobotsTM PowerBot移动机器人平台，配备激光导航系统和Schunk 6-DOF机械臂。PantherBot配备了:一个由Schunk公司制造的6自由度机械臂，其范围为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，两个摄像机，802.11b WiFi，以及两台运行Linux的机载pc机。The PantherBot基地具有自主绘制地形和执行SLAM(同步定位和测绘)的能力。该系统还可以通过安装在PantherBot上的两个摄像头实时传输视频;一个在PantherBot的底座上，另一个挨着机械臂上的平行夹持器，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，使其能够在F. W. Olin工程综合体内自主漫游。这个项目导致了两个新颖的工具的设计:Prod和Enterprise。Prod用于按墙壁面板按钮，而Enterprise则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

  • 自主移动机器人(Bishnoi, Larochelle)
    This项目开始作为一个顶点(即高级)设计项目。其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具有足够人工智能的机器人，以自主导航通过充满障碍的课程，如桶，锅洞和沙坑。机器人配备了SICK LMS 291激光测距仪(激光雷达)，一个数字指南针，一个半球Eclipse数字全球定位系统(gps)，立体声摄像机，一个英特尔酷睿2四GHz 2.83 GHz pc机与固态驱动器，一个ARM 7 Cortex M3子处理器，两个25(安瓿)驱动伺服编码器反馈，和一个24V (dc)电源长达2小时的自主操作。

    软件架构

    • 原型

    • IGV的内部

    • IGV团队

  • 机器人工作单元系统

    • RoboGami - Motoman艺术!

    • 2007年夏天，MAE-4090机器人与自动化制造课程项目面临的挑战是创建一个用于折纸的机器人系统——日本古老的折纸艺术。

    • MotoCheck

    • 我们玩个游戏好吗?
      In 2006年夏天，一个ma4090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对人类对手下跳棋。到目前为止，只有2人打败了我们的Motoman!

    • RuBot

    • 解魔方!
      In 2004年夏天，一个ma4090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来解决著名的魔方。

    • 平行爪钳

    • Parallel带力控制的下颌末端执行器(Caballero, Larochelle)
      A力控制的平行钳爪是为RASSL的机器人系统设计的。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。其结果是一个平行颌夹持器，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。

  • 机器人工作单元系统

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

    • 所开发的方法可以检测三维运动的圆柱形刚体的碰撞。该算法利用直线几何和对偶数代数。用无限圆柱体对刚体进行了建模，并对碰撞条件进行了评估。如果条件不满足，则两个物体不碰撞。如果条件满足，算法继续。然后用有限的圆柱体建模。本文提出了一种有效的三维运动碰撞检测方法。
      Lines用于定义三维有限圆柱的位置，然后使用直线几何来确定圆柱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机器人机构中的自碰撞，以及在汽车装配线上将仪表板安装到汽车框架中的工业机器人的运动规划中。

    • 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的核心是一个时间最优控制策略，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，设计人员能够根据实际的动态标准来评估机器人系统的设计。对于TORUS规定的任务，一些很容易确定的动态性能标准包括: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收益，以及评估不同抓地力对工件的动态影响。
      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扭矩占最大输出的百分比显示在左下角的显示窗口中。

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

    • 本论文对3-R平面机器人进行了计算机分析与仿真。该机器人是由太空海岸队为1997年F.I.R.S.T.机器人竞赛设计的，并使用Adams 8.2进行分析，这是一个用于模拟和分析机械系统的强大商业程序。研究了三种不同的情况，以比较计算机对一个相对简单模型的分析结果与实际实验数据。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
      利用虚拟现实设计空间4C机制(Larochelle, Vance, Dorozhkin, Tse, Agius)

    • 这是一个由美国国家科学基金会DMII工程设计计划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是开发人机界面到计算机生成的虚拟环境的世界领导者，以扩大人们的创造力和效率。本研究项目探索使用虚拟现实(VR)作为设计刚体制导空间4C机构的工具。空间4C机构是由圆柱形(C)关节连接的四个连杆组成的两个自由度的闭合运动链。圆柱形关节沿其轴提供平动和旋转运动。空间机制为电子控制的多输入设备提供了更好的选择，例如机器人机械手。作为纯粹的机械装置，空间机构更便宜，更可靠，更节能。一个单一的空间机构通常能够完成一个运动任务，否则需要几个平面机构来完成。 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，用于生成空间4C机构的耦合器曲面的参数表示，并提供这些曲面的交互式可视化。空间4C机构是两个自由度的闭链机构。因此，任何给定的耦合器点的可用运动都是一个三维曲面。我们证明了空间4C机构的耦合器曲面是16度方向的直线直纹曲面。
      The耦合器面是机构的耦合器上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，我们在VRSpatial沉浸式虚拟现实设计环境中实现了SPASUR。耦合器表面的可视化在设计空间机构时非常有用。

    • 镜面定位装置及球面定位装置
      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，增加太阳辐射到光伏(pv)阵列，以生产清洁能源。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基座上并由基座支撑。
      The的最终设计是一种新颖的两自由度球面五杆机构，能够根据需要定位镜面。该机构采用180度连杆长度来增加刚性。该机构的设计灵感来自于拉瓦尔大学教授Clement Gosselin的敏捷眼和相关作品。新的设计有几个优点:与传统的光伏阵列跟踪系统相比，反射器的新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大的奇点自由镜面定向工作空间——高度范围为40到115度，方位角范围为24到156度。

    • 奥西里斯
      设计空间和球面机构(Tse, Larochelle)

    • OSIRIS是新一代球面和空间机构CAD程序。它可移植到许多计算机平台。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的图形库使用OpenGL。OSIRIS具有功能齐全的GUI，并且正在使用motif库开发其GUI。将6个输入轴(3个位置和3个方向)的空间球输入装置集成到OSIRIS中。这6个输入轴允许用户以图形方式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。全功能的图形用户界面和空间球输入装置使OSIRIS相对容易使用。OSIRIS可以合成2、3、4个位置(方向)的球形和空间机构，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是一个基于交互图形的空间机构设计软件包。该项目为空间4C机制的合成提供了一个平台，该机制可以引导物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关节允许围绕一条线进行相对平移和旋转，这与普通平面转动关节(R)或铰链关节只允许围绕一条线进行相对旋转不同。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，对空间机制设计和研究有用。SPADES运行在运行IRIX的硅图形平台上。
      The spades设计环境由四个独特的窗口组成。左上角的窗口显示4C机制。该链接可以在此窗口中动画化。左下角的窗口显示位置合成。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。在这个窗口中，只需输入适当的信息，就可以更改链接的长度和位置。右下角的窗口显示了固定和移动的同余。指南地图显示了给出的四个位置的所有可能的解决方案。

    • 空间4C原型
      Spatial 4C机制原型](Ustun, Agius, Larochelle)

    • A原型空间4C机构的设计和原型。空间4C机构是一个两自由度的闭链，由4个通过圆柱(C)关节连续连接的连杆组成，其中圆柱(C)关节是一个两自由度的关节，允许围绕空间中的一条线旋转和/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。平面四杆机构仅限于在二维平面上运动，而空间4C机构能够在一般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正在努力开发新的工具，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设计者是我们的SphinxCAM软件的增强的基于web的版本。SphinxCAM是世界上第一个用于球形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向部件，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设计器的创建就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设计器允许用户指定球面机构的尺寸，然后Pro |e部件和装配图自动生成。这些图纸可以下载为Pro |e部件和组件文件，也可以下载为STEP、dxf、iges和其他格式，以便与其他CAD/CAM软件包一起使用。这些文件可用于:可视化机构的三维组装(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设计师的灵感来自SFB设计师-我们基于web的球形四杆机构分析和制造工具。PFB设计师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的工具来布局零件和查看组装的机构。PFB设计器允许用户指定平面四杆机构的尺寸，然后Pro |e部件和装配图自动生成。这些图纸可以下载为Pro |e部件和组件文件，也可以下载为STEP、dxf、iges和其他格式，以便与其他CAD/CAM软件包一起使用。这些文件可用于:可视化机构的三维组装(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制造机构(ASM, STL或STEP)。此外，还可以生成组装机构的tiff和jpg图像(见下文)。PFB设计师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任何一端。脚的设计，以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球面四杆(4R)机构(Larochelle, McCarthy, Murray, Bodduluri, Dooley)

    • SPHINX是一个基于交互式图形的软件包，用于设计球形机构。该项目提供了一个合成球形四杆机构的平台，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。球形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。这将球面4R机构与普通的平面四杆机构区分开来，平面四杆机构由四个连杆组成，四个连杆由直线都平行的转动(R)关节连接。创建SPHINX的目标是将当前的球面4R综合和分析理论整合到一个对球面机构设计和研究有用的软件包中。SPHINX运行在运行IRIX操作系统的硅图形平台上。
      The Sphinx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以动画形式显示。左下角的窗口显示位置合成。在这个窗口中可以改变四个方向。右上方的窗口显示了所有的位置和链接信息。链接半径和方向可以在此窗口中更改，只需输入适当的信息即可。右下角的窗口显示了指南地图。导览图显示了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消除使用奇异性检查选项。

    • 斯芬克斯
      Designing球面四杆(4R)机构(Larochelle, McCarthy, Murray, Bodduluri, Dooley)

    • SphinxCAM是世界上第一个用于球形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。目前有一些工具，如Sphinx、SphinxPC和Isis，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之后，问题是能否建立它的原型。该机构的链接必须有精确的弧长和准确的轴位置。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，以准确地绘制机构的链接。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，以生成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环境中运行。

    • 无限风扇
      一种新型球面四杆机构(Dees, Ketchel, Larochelle)

    • The无限风扇(美国专利#6213715)由Stacy L. Dees和John S. Ketchel在Pierre Larochelle博士的监督下设计和制造，并得到了美国国家科学基金会授予#DMI9612062的本科生研究经验补充的支持。这项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，这就是无限风扇。无限风扇的设计既可以是桌面风扇，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风扇面在球面上以“无限”或横向数字8模式移动

  • 运动规划

    • Approximately双不变度量
      东南(3)和东南(2)上的距离度量(Venkataramanujam, Larochelle)

    • There是在欧几里得空间中寻找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距离的度量取决于所使用的坐标系和单位。独立于这些选择的度量是可取的。我们开发了一个有限刚体位移集的度量，它使用特殊的欧几里得群SE(N-1)的映射。该技术基于SE(N-1)的齐次变换表示的极性分解，将SE(N-1)嵌入到SO(N)中。为了产生适合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，在SO(N)上使用bi-invariant度量来测量SE(N-1)中任意两个位移之间的距离。给出了应用该方法的详细算法，并举例说明。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。

    • 呼啦圈法
      球面对偶的方向阶分析(Tipparthi, Larochelle)

    • In这项工作我们创造了一种新的方法，用于球形RR对偶的方向顺序分析。该方法的目标是确定球面RR二分体的指定固定轴位置是否会导致该二分体以所需的顺序(例如1、2、3、4等)引导移动刚体通过一组有限分离的球面方向。将Myszka、Murray和Schmiedeler用于评估平面RR二元序的平面螺旋桨方法推广到球面箍方法。The箍是设计球面上与球面RR二分体固定轴相交的大圆。箍法包括围绕固定轴旋转箍，并记录遇到相对旋转轴的顺序。结果是一个有用的工具，以确定一个给定的球面RR二元将引导一个移动的物体通过一组规定的方向，以期望的顺序。

    • Bézier运动插值
      (Parouty Larochelle)

    • This的研究成果将Bézier运动插值和计算机图形学方法应用于机器人轨迹生成。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，以生成机器人的实际轨迹。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可视化运动问题，并使设计师能够采用可视化方法来解决问题。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，并通过单击按钮创建流畅而实用的轨迹。为了说明我们在运动插值方面的工作，我们为流行的PUMA 560机械臂开发了轨迹规划软件的专门版本。该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。