基于嵌入式实时操作系统的类人足球机器人的设计

介绍了一种新型的基于μC/OS-II的RoboCup类人足球机器人控制系统的设计与实现.针对传统类人机器人在控制系统实时性和视觉识别方面的不足,提出了由数字信号处理器(DSP)和嵌入式处理器(ARM)的芯片组合,并以μC/OS-II作为软件平台.该控制方案结合了DSP的实时信号处理能力和ARM在系统控制方面的特性,既能合理地分配任务,又满足了系统的实时性要求.实践证明,由该控制系统的设计方案制作而成的类人足球机器人AFU,具有良好的自主控制稳定性和较好的视觉识别能力,能够比较出色地完成类人组的足球比赛.     

类人足球机器人彩色目标识别与头部视觉跟踪

为了在机器人足球比赛中能够快速准确地跟踪运动目标,提出了一种颜色识别与头部视觉跟踪相结合的方法.利用HSV色彩空间颜色阈值的判别和种子点区域生长的填充算法识别物体,计算物体质心并判断其位置,然后通过舵机控制机器人头部的转动跟踪目标.实验结果表明,该方法具有较高的跟踪速度与准确性.     

足球机器人控制系统的设计与实现

足球机器人小车是机器人足球比赛的执行机构,介绍了一种基于DSP的足球机器人控制系统的实现方案。描述了系统组成各个模块的硬件实现,并给出了相应的软件设计方案。实验证明,该系统不仅简化了系统的外围设备,降低了系统的损耗,而且提高了机器人的稳定性和实时性,获得了更好的控制效果。     

类人机器人状态转换的识别方法

针对类人机器人的状态转换运动规划方法,研究了运动过程中的状态识别,提出了一种基于变接触点集合的状态转换识别方法.该方法首先根据机器人与周围环境的接触情况建立状态空间,获得类人机器人在接触情况下的一般动力学模型;然后,利用预先定义的接触点集合建立接触变化的逻辑表达方式,并针对接触点集合的变化情况,通过对接触力设定阀值来识别状态转换.动态起立过程的仿真结果表明,该方法是有效和可行的.     

机器人足球的最终目标及其实现途径

要论述了机器人足球的由来、最终目标及其实现途径 ,即按照半自主型、全自主型、类人型顺序发展机器人足球 ,在每一步研究过程中都需要研究比赛策略开发用的仿真型机器人足球 ,最后还提出了机器人足球的典型应用例子 ,即群机器人的追捕目标问题 .     

基于遗传算法的类人机器人状态生成器

基于遗传算法提出了一种用于生成类人机器人原始运动数据的运动状态生成器.在没有任何参考运动数据时,可以通过自由指定各种约束条件来生成稳定且满足要求的机器人运动状态.结合机器人的运动学建模以及位形约束和稳定性约束的数学表达,给出了合适的适应度函数,将类人机器人复杂的多约束、逆运动学问题转化为相对简单的优化搜索问题.实验结果表明,状态生成器所生成的运动状态可靠性高、稳定性强,具有较高的适应性和灵活性.该方法可用于类人机器人复杂环境下的运动规划与控制研究,也可用于求解其他类似的多约束和逆运动学问题.     

足球机器人自主控制系统设计

足球机器人是当今机器人研究领域的一个热点,本文对足球机器人运动控制系统作了较深入的研究。研制出了一种基于双DSP架构的足球机器人运动控制系统,并详细阐述了运动控制系统的硬件设计过程。     

足球机器人底层运动控制研究

足球机器人底层运动控制在足球机器人比赛中起着至关重要的作用 .首先通过一系列试验 ,利用函数拟合的方法构造足球机器人的基本运动模型 ,然后在此基础上对足球机器人底层运动控制进行了较深入的分析 .试验结果和实际比赛证明该方法有助于改善足球机器人的运动控制 ,并且可以为更高层次的基本动作和整体决策子系统的研究奠定良好的基础 .     

非驱动关节机器人模型的设计与实现

介绍了一种基于PCI总线的非驱动关节机器人模型的设计方法,克服了传统的伺服电机装置进行位置控制的缺点,给出了驱动、保护电路和PCI控制卡的设计思路、过程及实现方法,并给出PCI控制卡的原理框图及驱动程序软件框图.同时就模型设计中的难点以及调试过程中碰到的一些问题进行了简要的说明.实验表明该模型是可行的.     

手术辅助机器人的运动控制器设计

系统硬件采用YASKAWA公司提供的MP2100运动控制卡、∑-V伺服驱动器和伺服电机,该控制卡通过PCI接口与工控机连接,控制卡与驱动器采用具有总线结构的MECHATROILINK-II连接。基于上述软、硬件基础,本文对该运动控制器的原型系统进行了研究,实现了运动控制的基本操作,如伺服轴的手动控制以及自动直线插补、圆弧插补等。最后对该原型系统进行了测试,并分析了存在的问题。     

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.     

机器人步态算法仿真研究

以仿人机器人双足步行为研究重点,实现了线性倒立摆步行规划和正逆运动学算法。推导出机器人机械结构对线性倒立摆步行参数的约束条件,并采用遗传算法探索参数空间以得到可行、稳定、快速的步行模式。最后,在该仿真平台上验证了步态生成算法的有效性。     

仿人面部表情机器人研究进展

首先,梳理近年来国内外这一领域的发展现状,并从心理学维度空间角度探讨了表情机器人的情感建模方法.其次,从机构设计、人脸表情的计算模型、表情特征的提取与分类的识别等多个方面,对表情机器人研究中的关键技术展开综述.最后,在综述分析的基础上,对表情机器人研究现状及其未来发展进行系统的评价,给出今后发展的4个方向.     

仿人机器人路径规划研究

针舛仿人机器人机械连杆控制结构的动力学、运动学等特点,建立了25自由度仿人机器人家谱树彤结构,提供了连杆数据列表,分析了步态规划约束、步行倒立摆、奇异位姿控制、落地步态方向控制等特性,构建了行走步态模型,并采用链接图法对环境空间建模,引入种群规模自调整遗传算法实现路径规划。潋仿人机器人NAO为实验平台,采用链接图法进行全局建模,实验表明,改进的遗传算法在仿人机器人路径规划中具有更快的收敛速度与更好的适应性。     

基于视觉前馈和视觉反馈的仿人机器人抓取操作

针对仿人机器人执行抓取操作,提出了一种联合使用视觉前馈和视觉反馈的控制策略. 在视觉前馈中利用基于表格的逆运动学算法,简化了逆运动学计算,减少了抓取操作时间. 视觉反馈补偿了弱标定并增加了系统的稳定性. 两种控制算法的联合使用简化了仿人机器人的伸手抓取操作. 实验结果验证了该控制策略的可用性.     

仿人机器人摆动脚落地碰撞补偿控制研究

分析了仿人机器人摆动脚落地时的运动误差和摆动脚与地面的碰撞效应,提出了基于运动误差的摆动脚落地补偿控制策略,根据摆动脚距地面高度误差、摆动脚与支撑脚之间的步距误差,在线分级调整摆动腿髋、膝和脚踝关节前摆的运动角度,补偿摆动脚距地面高度和步距.样机实验证明,机器人摆动脚运动误差减小,实际落地时间趋近期望时刻,摆动脚与地面的碰撞冲击力减小且变化平缓,行走稳定性改善.     

仿人形机器人虚拟示教系统的研究与实现

引入虚拟现实技术对仿人形机器人进行三维虚拟示教，对于研究、改善及提高仿人形机器人的运动控制具有非常重要的意义。本文首先介绍了虚拟示教系统的结构，给出了具有七自由度机器手臂和六自由度机器腿的逆运动学计算方法，然后描述了采用三次多项式插值的空间轨迹规划方法及其在虚拟示教系统中的应用，最后将上述方法应用到仿人形机器人三维虚拟示教系统中，通过示教仿人形机器人双足步行和双手指挥交通，仿真实验结果表明了虚拟示教系统的正确性和实用性。