基于ARM嵌入式系统的拟人机器人控制器的设计

为满足低成本、高性能的要求,提出在拟人机器人控制器的设计中引入基于ARM处理器和RTOS(Real-time OS)的嵌入式系统.使用ARM9处理器S3C2410和RT-Linux构建小型拟人机器人控制器的系统架构,以拟人机器人的行走控制为例,从硬件和软件上介绍了控制器的实现方法.硬件选用高集成度的嵌入式处理器并采用模块化设计;软件开发中使用Petri网建模并利用Linux良好的驱动程序框架,降低了开发难度,提高了系统的可扩展性.最后给出了在机器人避障中的应用,验证了控制器方案的可行性,为拟人机器人的进一步研究提供了平台.     

基于视觉定位的七轴机械臂目标抓取研究

针对机器人结合机器视觉在面对特定物体进行抓取任务时,系统设计工作量大、可移植性差的问题,提出基于机器人操作系统(ROS),结合手眼的七轴机械臂目标抓取方法,在ROS框架下利用协作机器人FRANKA PANDA结合RGBD摄像头进行目标抓取。创建了RGBD摄像头的xacro机器人模型,利用RViz进行三维模型的可视化操作;应用MoveIt!软件对RViz和Dazebo进行联合仿真;将ROS获取的图像信息发送给OpenCV库进行图像处理及物体定位,然后将物体坐标信息发还给ROS进行机械臂抓取任务。结果表明,该方法简单有效,以ROS为基础设计的抓取方法可移植性强,解决了面对复杂多样的物体,机器人系统需进行大规模控制改动的问题。     

基于ROS系统的机械臂研究

该文对ROS系统进行了系统的分析,阐述了ROS系统的代码高复用性、高移植性、编程简易性等特点,设计了一种基于ROS系统的机器人臂系统。该系统利用Kinect视觉传感器和UR5机械臂的配合,在开源机器人操作系统的基础上添加设计功能包,确定了ROS中的通信方式和数据,给定系统的软件框架,构建成机械臂控制系统。系统通过节点、消息、主题等来实现数据通信,完成机械臂的控制功能和对物体的识别功能。在真实环境中验证,系统运行稳定可靠,各项性能指标能够满足技术要求。     

CANopen总线协议在路面破碎机上的应用

介绍CANopen通讯协议的技术特点,设计基于CANopen的路面破碎机总线通讯系统,该系统主要由EPEC控制器、发动机ECU及显示设备构成;定义作为节点的EPEC控制器在该总线通讯系统中的作用,详细阐述各节点之间的数据通讯的程序设计方法;在路面破碎机上对该总线通讯系统进行了调试,结果表明该系统稳定可靠,取得了较好的通信效果.     

一个模块化机器人平台的设计

为了解决传统机器人针对具体任务设计、柔性不高、容错能力和自修复能力差的问题,并降低机器人在各应用领域的使用成本,设计了一个模块化的机器人平台.文中首先介绍了模块化机器人平台整体设计,接着给出了模块化机器人平台硬件系统和软件系统的设计方法及具体实现细节,最后使用该模块化平台搭建了工业操作臂、轮式移动机器人、双足步行机器人...     

基于CAN现场总线仿人机器人机械臂分布式控制的研究与设计

基于仿人机器人机械臂的高度实时性和极强的抗干扰性的特点,设计出了基于CAN现场总线仿人机器人机械臂分布式控制系统,利用C8051F041微控制器作为关节分布式控制器,并设计增量码盘和速度检测电路以及相应的软件等,完成了仿人机器人机械臂6个自由度的设计,对机械臂运动轨迹的控制达到了可靠性、实时性和稳定性的要求.     

串联工业机器人机械臂的模块化组合式设计方法

针对传统机械臂设计方法存在灵活性低、能量消耗大且刚性差的问题,提出一种新的串联工业机器人机械臂模块化组合式设计方法。首先,设定不同模块局部坐标系,通过结构体数组方式对数据库进行存储。通过受力分析构建关节受力模型,选择关节部件选型;其次,利用装配数组生成方法将选择好的关节部件依据模块化组合式设计理念,设计成两件组件式;并分析机械臂工作空间。最后实验结果表明,采用所提方法设计的机械臂各模块输出力矩均符合设计要求,机械臂性能良好,不仅灵活性高、能量消耗低;而且具有良好的刚性。     

串联工业机器人机械臂的模块化组合式设计方法研究

针对传统机械臂设计方法存在灵活性低、能量消耗大且刚性差的问题,提出一种新的串联工业机器人机械臂模块化组合式设计方法。首先,设定不同模块局部坐标系,通过结构体数组方式对数据库进行存储。通过受力分析构建关节受力模型,选择关节部件选型;其次,利用装配数组生成方法将选择好的关节部件依据模块化组合式设计理念,设计成两件组件式;并分析机械臂工作空间。最后实验结果表明,采用所提方法设计的机械臂各模块输出力矩均符合设计要求,机械臂性能良好,不仅灵活性高、能量消耗低;而且具有良好的刚性。     

基于Arduino的家用搬运机器人设计

随着社会的发展,家居老人越来越多,行动不便者已日益突显,针对家居环境中物体难以搬运的问题,设计了一款基于Arduino的家用搬运机器人。首先,依据系统预实现的功能,选择合理的芯片,确定系统的总体设计方案;其次,通过软硬件的结合,利用Arduino作为主控制系统,结合蓝牙通讯技术、机械臂、光伏充电技术等实现了机器人的远程控制,即可通过遥控设备将物品搬运到指定地点,机械臂可完成360°无死角选择并抓取物品,同时系统可进行太阳能自我供给电能;最终通过舵机角度调试、机械臂调试、电源调试、组装调试和软件调试等说明系统具有无线控制功能和良好的控制精度。     

基于CAN总线的6自由度机械臂远程控制系统智能节点设计

采用了TI公司TMS320LF2407数字信号处理芯片和PHILIPS公司PCA82C250 CAN协议接口芯片设计基于CAN总线技术的6自由度机械臂远程控制系统智能节点,硬件上使用了CPLD技术,提高了系统的集成化程度、可靠性和扩展性,增强了DSP访问外设的能力.软件上采用模块化的程序设计方法,提高了系统的实时性和软件效率.该智能节点已经顺利通过调试并成功用于蒸汽发生器一次侧检修机械臂实时远程控制系统中.     

多臂凿岩机器人的碰撞检测方法研究

针对多臂凿岩机器人在隧道工作中易发生碰撞事故的问题,提出了一种多臂凿岩机器人的碰撞检测算法.该算法通过对机器人各机械臂间、钻臂与隧道间的实时距离进行计算和碰撞判别,实现凿岩机器人的碰撞检测.以空间圆柱体包络盒作为凿岩机器人各机械臂的碰撞检测模型,将凿岩机器人各机械臂间的碰撞检测问题转化为空间圆柱体包络盒距离求解问题,提出了一种空间两圆柱体碰撞判别方法.将钻臂与隧道轮廓的碰撞问题转化为钻臂在隧道壁面的投影矩形与隧道壁面的干涉问题,提出了一种钻臂与隧道轮廓的碰撞判别方法.最后在MATLAB软件和实际多臂凿岩机器人上进行实验,实验结果表明:该算法能实时检测凿岩机器人各机械臂间、钻臂和隧道间的碰撞情况,在钻臂进入非安全范围时及时给出碰撞信号,使系统及时预警从而避免碰撞干涉事故的发生.     

神经网络直接自适应控制器的设计与实现

柔性机器人在受限运动时由于控制对象极其复杂而难以控制。为了解决受限柔性机器人机械臂难以精确定位问题提出并设计了一种神经网络直接自适应控制器。其控制效果在研究的受限柔性机器人控制实验上作了仿真与实验。结果表明该控制器能经较高精度控制受限柔性机器人的机械臂精确定位。本文是深入研究受限柔性机器人控制问题的基础。     

基于RX850实时操作系统的柴油机高压共轨电控系统软件开发

柴油机电控系统软件是整个控制系统的关键.为了提高柴油机电控系统性能,将RX850实时操作系统引入到系统软件的开发过程中.开发电控系统软件时,采用先将软件系统模块化、然后进行详细任务划分的方法,有效地提高了软件的开发效率.结果表明,基于实时操作系统进行电控系统软件开发,是提高柴油机电控系统性能的有效途径.     

一种凿岩机器人机械臂位姿数据采集方案设计

针对传统凿岩机器人机械臂位姿数据采集方案存在采集精度不高、抗干扰能力差等问题,提出了一种凿岩机器人机械臂位姿数据采集方案。采用绝对值编码器对机械臂位姿变化数据进行采集,并基于同步串行接口(SSI)差分输入、串行输出的设计方式完成编码器数据传输。选用复杂可编程逻辑器件(CPLD)作为控制器,微处理器(ARM)STM32F412作为系统处理核心,通过控制器局域网络(CAN)接口完成数据输出。实验结果表明:本方案具有良好的采集效果,机械臂末端位置信息在X方向、Y方向和Z方向上的最大误差为9.60 cm,最小误差为0.09 cm,满足隧道施工中偏差不得超过±10 cm的技术要求。该方案保证了采集系统的采集精度,提高了数据传输过程中的抗干扰能力。     

基于ROS的智能轮椅室内导航

针对传统的智能轮椅都是依靠开发者单独设计的控制系统及软件框架,在功能模块上不同产品之间的通用性极其不好的问题,提出一种基于机器人操作系统(robot operating system,ROS)的智能轮椅导航方法.由于激光传感器在测距上准确率较高,该方案采用激光测距仪作为主要传感器,并运用基于扩展卡尔曼滤波器同时定位与地图创建方法进行建图.设计了基于ROS的导航软件系统,将其分为底层运动控制和上层导航功能模块两部分,通过Ad-hoc网络连接,以server/client的方式完成控制.配置了基于ROS的语音功能包,可完成语音自主导航等功能.通过多次实验证明,该方案能构建与实际环境一致的地图,并能成功地完成智能轮椅的语音导航任务.     

CC-LINK现场总线在基于机器人的生产线控制系统中的应用

本文针对某基于机器人的生产线的生产工艺流程要求,为其设计了控制系统,并着重阐述了控制系统的硬件组态、软件开发,详述了CC—LINK现场总线与机器人控制器XRC之间通讯软件的设计,总结了CC—LINK模块的使用要点。     

变曲率飞机壁板钻铆执行机器人的设计与仿真

自动钻铆执行机器人设计结构由末端执行器和多关节旋转机械臂组成.末端执行器通过转台结构的分度摆动实现不同执行部件工位的转换.末端执行器通过与旋转关节机械臂的协同作用,实现柔性自动化加工装配.用MATLAB软件仿真得到该机械臂的运动空间轨迹,再通过ADAMS软件仿真检验旋转机械臂的运动空间特性,满足变曲率壁板生产的需要.     

基于FPGA的机器人正逆运动学算法实现

针对主-从式手术机器人在运动控制中的高速计算需求,利用FPGA技术构建了专用的机器人主-从手臂的运动学硬件模型,在微秒级的时间内实现了复杂的主机械臂模型正解和从机械臂模型逆解的计算,实际实验结果表明:由FPGA实现的机械臂正、逆运动学计算与理论计算结果相一致,计算误差能够满足系统的控制要求.该方案降低了机器人运动学算法的计算时间.     

剥离去污机器人作业方式研究与仿真分析

在核设施退役工程中,由于作业环境比较恶劣,机械剥离去污作业只能由技术人员通过遥操作机器人完成,作业过程对人依赖程度大、效率低、可靠性不高。针对这一问题提出机器人采用遥操作和自主作业相结合的剥离去污作业方式,实现其局部自主作业能力,降低对操作人员的依赖程度、提高作业效率和作业质量。通过对剥离去污机器人机械剥离作业的仿真分析,验证了采用遥操作和自主作业相结合的混合作业方式的可行性和有效性。首先,分析了Brokk50机械臂本体结构和运动学特性,对其抽象简化构建机器人模型D-H坐标系;然后,以MATLAB为仿真工具建立了机械臂的仿真模型,在不计算机械臂运动学正解的情况下快速仿真得到机器人的作业空间;最后,对机器人剥离去污作业进行了轨迹规划仿真分析,采用关节空间和直角坐标空间相结合的轨迹规划方法,满足了机械剥离去污作业对作业精度的要求,并提高了作业效率。     

基于迭代学习的三自由度机械臂轨迹跟踪控制

针对用于三自由度机械臂各关节末端轨迹跟踪控制的非线性系统在扰动存在的情况下跟踪效率较低的问题,提出一种变增益迭代学习控制律.利用拉格朗日法建立动力学方程,设计三自由度机械臂结构的变增益迭代学习控制器并进行收敛性分析,通过Matlab的Simulink仿真模块,构建三自由度机械臂控制系统仿真图,进行闭环定常PD(Proportion Differentiation)型和闭环变增益PD型迭代学习控制器的三自由度机械臂对比仿真试验.仿真结果显示,基于变增益迭代学习的三自由度机械臂在干扰的状态下,能较短时间内收敛到期望轨迹.