基于SERCOS-Ⅲ的工业机器人控制器设计

针对基于实时以太网的模块化、开放式工业机器人控制系统开发技术进行了研究,提出了基于SERCOS-Ⅲ实时以太网的工业机器人控制器软硬件体系架构,其中硬件设计以ARM cortex A8嵌入式处理器为机器人控制器的核心CPU,在其上搭建通用通信模块comX100-CA-RE作为SERCOS-Ⅲ的通讯主站;在软件设计方面,完成了comX通信模块在RT-Linux下的驱动程序开发,实现主、从站之间的实时通信,并完成了工业机器人的点动控制.将上述控制系统在多轴运动控制平台上进行了物理实验,其结果表明了所开发控制系统的有效性.     

基于WiFi通信的可视化搬运机器人设计与实现

设计了一款基于WiFi通信的可视化搬运机器人。采用STC11F32XE单片机作为可视化搬运机器人控制系统的核心处理器;以搭载Android操作系统的智能设备作为机器人的控制终端;利用WiFi通信技术实现Android控制端和下位机之间的通信以及视频的实时传输;通过多种传感器发现安全隐患并短信报警;采用履带式车体和六自由度的机械臂构成机器人的机械结构,实现机器人对环境的适应能力和搬运功能。通过对软硬件系统的测试,表明本文设计的可视化搬运机器人系统性能稳定,能够有效实现实时视频监控和远程控制。     

基于GPC-PID的铁路列车横向半主动悬挂控制系统设计

为了实时地在线优化PID控制器参数,使其能够应用于复杂的列车悬挂控制系统中,将PID控制器与GPC(广义预测控制)算法结合,利用广义预测算法局部优化策略优化KP、KI、KD参数,设计了GPC-PID控制器,对实际列车建立了17自由度仿真模型、在线辨识CARIMA(受控自回归积分滑动平均)模型,最后给出基于GPC-PID的高速列车半主动悬挂控制系统的设计方案,利用Matlab中Simulink搭建仿真平台,仿真结果表明方案有效,提高了列车的平稳性.     

茄子采摘机器人运动学分析与工作空间仿真

为实现4自由度关节式茄子采摘机器人的精确控制,对其进行了运动学分析和工作空间仿真.利用Dellavit-Hartenberg方法建立了机器人运动学模型,得到了机器人的运动学正解;根据机器人的工作特点,采用简化的反变换法求解机器人运动学逆解.采用基于Matlab的数值解法求解了机器人的工作空间,并进行了仿真.工作空问仿真结果表明:设计开发的4自由度采摘机器人结构设计合理,能够满足温室栽培模式下茄子采摘的要求.     

基于VC++与PMAC的机器人控制软件的开发

以IPC+DSP作为六自由度工业机器人的控制器,设计了一种基于可编程多轴控制器PMAC(ProgrammableMulti-Axis Controller)的开放式机器人控制系统.采用Visual C++编制控制程序,将机器人系统中管理、控制功能的实现分为若干个模块,负责底层伺服驱动的函数利用PMAC运动语言编写,可直接调用.整个控制软件能完成数据及运动状态显示、伺服驱动、机器人路径规划及定位等任务.实践证明该机器人控制系统运行平稳.     

六自由度机器人3D建模仿真研究

由于多关节机器人是一个结构复杂的运动学系统,高仿真的多关节3D机器人难以快速实现。为解决仿真时的视觉失真,设计并实现了一种以D-H模型为核心的机器人3D仿真方法。以KUKA_5arc六自由度机器人为研究对象,采用Auto CAD与Matlab建立贴近实际的机器人运动学仿真模型,验证了3D建模的精确性、正逆运动学定位算法的正确性以及路径规划等动作的合理性,为改进机械结构与控制算法提供了依据。该方法能实现六自由度机器人的3D建模仿真。     

交通信号灯仿真系统设计

基于P89V51RD2、74LS595、MAX232芯片设计硬件电路, 采用KeilC、Visual Basic 6.0软件编程,设计开发了一种交通信号灯仿真系统. 以KeilC为开发工具编写单片机程序,进行下位机控制. 在VB 6.0环境下编写串口通信程序,与下位机进行实时通信. 系统制定了通信协议,控制上位机与下位机之间通信的可靠性,实时对217个LED灯组成的交通信号灯进行控制,实现整体造型的保存、读取、显示和清除功能. 经实验验证,所开发系统能够实现预期功能.     

机器人操作手的实时Fuzzy控制

本文以两自由度机械手为控制对象,设计了 Fuzzy 控制器,编制了汇编程序。利用 TP-801单板机实现了实时控制.同时,对各种 Fuzzy 控制方案在机器人操作手上的控制效果进行了仿真和实验研究,并作了比较.仿真和实验的结果都表明:将 Fuzzy 控制器用于机器人控制是可行的,Fuzzy 控制系统具有很强的鲁棒性,而且算法简单可靠,实验证明能够实现实时控制.     

基于OpenGL的弧焊机器人仿真设计

通过对弧焊机器人仿真系统的设计和分析,阐述在VC++.NET开发平台上利用OpenGL技术建立三维仿真系统的理论及方法.建立了5自由度弧焊机器人的运动学模型,提供了模型正、逆运算,实现了机器人的三维实时仿真.试验结果表明,该系统操作界面友好,取得良好的仿真效果.     

通用型六自由度工业机器人的运动学分析

针对六自由度工业机器人运动学分析和轨迹规划过程中的计算烦琐问题,以通用型六自由度工业机器人为研究对象,在Matlab环境下,利用Robotics Toolbox工具箱对该机器人进行运动学建模,并建立该机器人的D-H模型,对其进行运动学求解和轨迹规划与仿真。实验表明,Robotics Toolbox工具箱极大地简化了通用型六自由度工业机器人运动学分析的正、逆解的求解过程,并且能直观地显示机器人的运动特性、参数和轨迹。对通用型这类六自由度工业机器人的研究与应用具有重要的价值。     

多轴运动的数字控制新技术

针对模拟器对系统实时性和同步性要求苛刻等特点,本文以电动六自由度运动平台为例,采用数控技术用工业级计算机IPC和数字信号处理器DSP作为六自由度运动平台的控制器,设计了基于可编程多轴控制器PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)来作为六自由度运动平台多轴运行控制系统的硬件平台,同时采用Visual C#.NET作为软件开发平台,满足了模拟器六自由度运动平台实时性控制的要求.     

基于DSP的焊装机器人控制算法研究与仿真设计

在建立六自由度焊装机器人D-H坐标系及确定各手臂参数的基础上,研究其正逆运动学方程,设计其数值模拟算法,并在MATLAB环境下建立仿真模型,获得在定点控制模式下各个关节电机控制量,得到具有固定重力补偿的机器人控制模型;基于六自由度机器人动力学控制原理,在考虑电机特性及机器人手臂动力学特性的基础上,建立了具有传感器反馈控制的优化模型;在Tecnomatix环境下创建了四机器人焊接工位,利用其提供的Robotics功能模块,实现了机器人的路径及功能示教;利用DSP(Digital Single Processor,数字信号处理器)解算了机器人关节坐标的牛顿-欧拉逆运动学方程,并实时、快速处理传感器反馈信号,实现了对多个伺服系统的闭环控制。     

水下机器人控制系统设计与仿真

设计一款小型有缆水下机器人,搭建以滑模控制器为核心的软、硬件平台,改进有缆水下机器人传统滑模控制器定向、艏向与姿态控制在平衡面不稳定的情况,把定深控制器、艏向控制器和姿态控制器计算得到的控制量并联输出,作为脉冲宽度调制调节量对电机调速.用Matlab/Simulink仿真软件对定深控制、艏向控制和姿态控制进行滑模控制器算法仿真,仿真结果验证了有缆水下机器人滑模控制系统的有效性和稳定性.     

基于Windows CE的弧焊机器人控制系统

在分析Windows CE应用于弧焊机器人控制系统优势的基础上,提出了研制基于Windows CE平台的弧焊机器人控制系统的构想.采用“嵌入式工控机十运动控制卡”的上下位机模式构建机器人控制系统,上位机采用Windows CE嵌入式系统进行系统管理等弱实时任务的调度,下位机采用运动控制卡调度以运动控制为主的强实时控制任...     

基于LabVIEW的实时温度测控实验

以温度测控为对象,在LabVIEW软件上设计温度监测和控制系统,用于实验演示。整个温度测控系统由上位机和下位机组成。上位机为基于LabVIEW平台设计的控制界面,下位机由单片机和温度传感器等硬件组成。上位机和下位机的通信主要通过串口通信的方式来实现。实验实现了对采集现场的温度实时检测,同时可以通过控制界面发送相应的控制指令,让单片机执行相应的动作。系统结构简单,抗干扰能力强,稳定可靠,适用于在恶劣环境下进行现场测控。     

农业机器人视觉导航试验平台

搭建了四轮驱动农业机器人视觉导航试验平台。设计了基于AVR单片机的下位机控制器,实现了4个电机的独立速度控制及其与上位机间的串口通讯功能。将最小二乘法和线扫描算法相结合,实现了农业机器人在作物行间行走的导航路径提取的视觉导航算法。测试表明:该算法具有较好的实时性,可以应用于农田两行作物间的导航试验。     

基于反步法的欠驱动水下机器人鲁棒定深控制

针对舵桨联动式欠驱动水下机器人定深巡航任务,在运动学阶段设计关于垂向深度差的渐近视线制导角,从而将定深跟踪过程中垂向和俯仰的耦合控制转变为单一可控的俯仰控制,解决水下机器人垂向自由度上欠驱动特性.基于反步法技术在动力学阶段构建全系统李雅普诺夫函数,避免了运动学子系统与动力学子系统合成引起的复杂级联分析,提高了算法的艇载移植性.仿真结果表明:所设计的控制器对未知海流干扰具有一定的鲁棒性,能够确保欠驱动水下机器人准确跟踪期望的深度.     

微粉超微粉生产线控制技术研究

提出一种基于工控机与可编程控制器(PLC)的微粉超微粉生产线自动控制系统.根据微粉超微粉生产的工艺和特点,分别建立了微粉超微粉生产线的生产流程、控制方案,设计了控制系统的总体结构与配置、PLC的输入输出通道,完成系统通信设计以及控制软件开发.控制系统采用工控机作为上位机,用于监控和设定系统参数,PLC作为下位机实施数据采集和输出控制,采用上位链接模式实现二者的通信.系统具有手动/自动切换、生产线自动延时顺序启动和停机、状态监测和故障报警等功能.     

并联六坐标测量机的实时运动仿真及分析

以一种6-SPS型六自由度并联机构坐标测量机为研究对象,研究了基于ADAMS的并联六坐标测量机的实时运动仿真,并进行运动学分析. 首先利用UG环境构造机构三维实体模型,然后将数字模型导入到ADAMS平台,在该环境下对其进行实时三维运动过程仿真,从而使并联坐标测量机虚拟样机建模及仿真更为方便、有效,并具有了较高的实时性,为虚拟样机的后续深入开发奠定了基础.     

平面五杆并联机器人控制系统设计

介绍了平面五杆并联机器人控制系统设计,控制系统采用PC机为上位机、MC206X运动控制器为下位机的硬件结构和基于Windows操作系统的Motion Perfect2的软件系统.此控制系统由两个伺服电机驱动五杆机构,使平面五杆并联机器人具有更大的柔性和应用潜力.