新型遥控抢险消防机器人研制项目达到国内领先水平

近日，由山东理工大学交通与车辆工程学院张为春教授主持完成的“新型遥控抢险消防机器人研制”项目，通过了技术成果鉴定。 该项目采用微电子技术、自动控制技术、电液比例控制等技术，研制出的遥控抢险消防机器人原型样机满足设计要求。选择小型液压挖掘机为基础车，对原车进行了行走装置和工作装置的改造与设计，实现了消防机器人行走、转向、变速、工作装置动作等的遥控操作。根据无线遥控系统与机器人系统的工作特点，研制成功了全液压无线遥控抢险消防机器人操纵系统。     

基于无线FPV的服务机器人的设计与实现

结合当前机器人技术的发展方向及其应用领域的分析,提出了一种基于嵌入式无线智能监控技术和多通道无线遥控技术的无线FPV服务机器人系统。给出了机械结构设计、硬件设计、软件设计等系统设计过程,并进行了可行性实验研究分析。     

用DirectInput实现无线遥控挖掘机器人运动操纵和力反馈

将DireetInput技术和力反馈操纵手柄应用于无线遥控液压挖掘机器人，实现挖掘过程中机器人运动操作和挖掘阻力反馈。     

6自由度绳牵引并联起重机器人的研究进展

阐述绳牵引并联机器人的优点及应用领域,介绍基于矢量封闭原理,按绳的根数与末端执行器自由度数之间关系的绳牵引并联机器人的分类方法.指出每类机器人都可作为起重机器人用于货物吊装,以及在机构类型为欠约束的,由3根绳牵引的6自由度并联起重机器人的每个支链上加上1个移动自由度的杆支撑机构,从而产生新型6自由度机器人系统的概念.研究该类机器人机构构型配置与吊具可控工作空间的关系,提出简化而可行的反馈控制策略,以实用化吊具轨迹跟踪控制方案.拓展该新型6自由度机器人系统的含义,提出含3个刚柔混合支链的6自由度并联起重机器人的概念,并将其应用到对大型造船门式起重机的改造上.     

挖掘机遥控手柄的研究

介绍了挖掘机无线遥控系统的组成,阐述了遥控操作的工作原理。采用直流伺服电机/丝杠代替手柄进行控制,并讨论了伺服电机的起动过程。根据直流电机的数学模型设计出了电机转速的控制系统。     

基于 Windows NT 平台的智能机器人控制软件

从实时控制系统所要求的几方面分析了ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ用于实时控制的优点,并应用ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ作为平台,研制了一套智能机器人控制软件系统,该系统为机器人提供人机接口、数据通信、控制算法解算、多任务作业管理等功能,使机器人能自主地完成机械手运动和猎取目标等控制工作．     

防扭钢丝绳盘专用遥控吊具的设计

该文从材料选用、连接方式、结构及工作流程分析、强度校核等方面阐述了一种用于吊装防扭钢丝绳盘专用遥控吊具的设计流程。该吊具通过专用遥控控制,操作人员可在远端利用行车与吊具配合,进行防扭钢丝绳盘的遥控吊装,可从根本上避免装卸工在使用千斤绳与防扭钢丝绳穿绑过程中出现的高处坠落、刺伤、碰物、物体打击等风险,提高防扭钢丝绳盘吊装安全性,提升吊装效率,解放劳动力,减小劳动强度。     

基于STM32的新型遥控巡迹小车设计

新型遥控巡迹小车采用STM32单片机为主控,利用麦克纳姆轮的多自由度作为移动小车的转向轮,提升了移动小车的灵活性和机动性。通过系统调试分析,结果表明:系统主控STM32单片机控制直流减速电机可完成对麦克纳姆轮的十个自由度的闭环控制。利用手机与系统中的蓝牙模块通信,完成了小车的无线控制;通过系统红外循迹模组保证了小车按照预定规划路线巡点移动。为了提升小车的巡点精度,采用循迹姿态纠偏算法进行滤波,从而有效保证巡迹小车运行稳定性高、巡点精准。新型遥控巡迹小车结构简单、操作方便,利用它可完成狭小空间的搬运工作。     

一种机器人遥控信号译码算法的研究

在机器人应用领域,无线遥控机器人具有独特的优势.PT2272/2262作为射频信号的收发芯片,有着使用方便,价格便宜等优点,在遥控领域得到了广泛使用.本文在分析该芯片信号特点的基础上,提出了一种信号译码方法,设计了相应的算法,并在具体的机器人控制系统中得到了实现.     

汽车发动机多模式自动生产输送线控制系统的研发

发动机的制造技术对汽车的质量至关重要。汽车发动机生产输送线采用顺序作业的流水线工艺过程。其自动控制系统采用德国Siemens公司的PLC-300系列控制器作为整个输送线的主体控制器,I/O系统作为控制信号的采集系统,采用Profibus现场总线技术进行通讯,自动完成将发动机部件进行直线移动、旋转、举升,翻转等操作。采用WinCC人机界面软件组建成系统的操作监控站进行产品数量、生产节拍的监视。本项目组成员在此基础之上又根据生产实际制作了相应的适合学校教学自动线实训系统,进行教学设备的开发。     

新型轮腿式机器人研究

设计与研制了一种新型小尺寸、轻体重、多用途的轮腿式机器人,集中了腿式机器人地形适应性强和轮式机器人机动速度高的优点,可在复杂地形条件下以多种行进步态和运动方式完成特殊的机动任务.开发了上位机人机交互系统和基于ARM的嵌入式运动控制系统,实现了多轴伺服运动控制技术,在控制、反馈各环节之间以及机器人视觉系统中采用了无线数据通信方式,实现了机器人的远程遥控.并辅助以超声波探测器阵列,用多传感器信息融合技术配以实时避障算法和数字图像处理技术实现了机器人的自主运动及探测.仿真分析和原理样机实测表明,该机器人具有良好的越野行驶能力和稳定可靠的探测性能,为进一步研究小型多用途机器人理论和实践奠定了基础.     

露天煤矿下多机器人协同煤矿搬运方法研究

针对露天煤矿下多机器人协同煤矿搬运问题,建立了由控制中心、无线网关和无线传感器组成的无线传感器网络来控制多个机器人协同工作.为了实现高效的合作,以任务完成时间衡量机器人的合作效率,提出了基于效率最优的任务分配机制,采用蚁群算法,由控制中心进行集中式任务分配,并通过无线传感器网络告知机器人,实现了多机器人合作.利用无线传感器节点的定位信息,采用基于到达时间差的定位方法实现了机器人定位,使得机器人可在露天煤矿自主搬运煤矿.搭建了无线传感器网络,并用Pioneer III机器人和能力风暴机器人模拟煤矿搬运,模拟结果证明提出的方法可以实现露天煤矿下多机器人的协同控制,使机器人在最短的时间内完成任务.     

全向移动机器人运动控制系统的研究与实现

利用数字信号处理器为核心控制芯片，以足球机器人为应用对象，进行了三轴全向移动机器人运动控制系统的设计与实现。通过运动学分析，对平移、原地旋转、边平移边转身3种运动方式进行了研究和建模；采用上位机、无线模块、DSP控制模块、指南针等硬件设备搭建硬件系统，实现了各种运动模式。经联机调试，系统运动灵活，定位和姿态精确，可为其他全向移动平台的设计提供理论与实践的借鉴，也可为控制算法的研究提供硬件条件。     

基于改进模糊PID的轮式机器人速度控制器设计

针对轮式机器人在行走过程中存在速度平衡超调较大与调节时间较长、速度平衡效果较差的问题,采用Matlab/Simulink与Carsim仿真软件建立轮式机器人四轮差速运动模型,对于无刷直流电机(BLDCM)系统,在原有模糊PID的基础上,结合抗积分饱和算法与变速积分算法,提出一种改进模糊PID控制的调速方法。仿真结果表明,通过抗积分饱和与变速积分算法改进后的模糊PID控制器与传统模糊PID控制器相比,在机器人速度平衡控制过程中,超调降低30%,调节时间降低33%,具有速度响应时间短、速度响应曲线波动小的优点。搭建了轮式机器人实验验证平台,实验结果表明,改进后的模糊PID控制调速方法的速度响应快,满足轮式机器人速度控制需求。所提设计可为轮式机器人速度稳定系统调试提供理论指导,并可应用于以速度调控为主导的控制系统。     

室外移动机器人遥控系统的设计与实现

室外移动机器人的遥控系统由移动指挥站、移动机器人站、无线通信系统组成.在临场感遥控系统中,需要将移动机器人站摄像头得到的图像经过发射机和天线传送给移动指挥站.为了使得图像的接收效果更好,使用定向天线增强天线增益.定向天线只有在某一个方向上增益最强,定向发送天线固定在该云台上,根据位置和角度信息控制云台转动使得接收天线始终对准目标点.为了增强定向天线的接收效果,设计了自动对中天线云台系统和遥控器.     

基于虚拟现实的机器人异地仿真与监控

研究了利用虚拟现实技术对机器人进行仿真、监控和遥操作集成一种理论及方法,分别建立了用于仿真和监控的虚拟机器人.结合实验机器人、微控制器和无线通讯系统等构建了实验系统,分析了机器人运动在虚拟环境中的定位和控制方法,并进行了相关实验.研究和实验工作表明,虚拟现实技术不仅能够作为视频监控和仪表监视方法的有力补充,还能够在遥操作中带来更好的操控体验,并且与视频反馈相比,可以在有限的数据带宽条件下提供更好的辅助效果.     

座椅可移动2轮机器人的建模与仿真

采用拉格朗日动力学方程建立座椅可移动2轮移动机器人在平坦地面上做直线运动的数学模型;采用局部线性化将机器人在控制系统平衡点附近近似为线性定常系统;基于其线性模型选用线性2次型调节器对机器人进行控制,控制器保证机器人在平坦路面上运动时保持车体竖直并使座椅在某一固定位置上;采用开放动力学引擎仿真和Matlab仿真对控制系统进行数值验证.仿真结果表明：2种不同仿真环境下具有相同的仿真结果,验证了所建立动力学模型的正确性和控制方法的有效性.     

胃肠道无线内窥镜机器人系统

为了实现对人体胃肠道的全程无创诊断,研制了一种具有自主运动能力并集成无线技术的内窥镜机器人系统.针对内窥镜机器人的胃肠道运动环境以及微型化的特点和要求,设计、制作了仿尺蠖柔性运动系统、无线供能系统和无线通讯系统并组装了机器人样机.实验结果表明：内窥镜机器人样机能够适应不同的运动环境而实现有效的主动运动;其无线供能系统在外部输入功率为14.7 W的状态下,可以实现最小
能量为360 mW的传输,在8 m的有效范围内可以实现实时遥控和30 f/s的视频传输.     

基于改进灰狼优化算法的区域监测机器人路径规划

为了解决大任务量作业监测中机器人路径规划问题,提出了一种区域监测的机器人路径规划算法。模拟大任务量监测真实环境进行问题建模。针对传统灰狼优化算法求解模型时全局搜索能力差且易陷入局部最优解的问题,提出了一种改进的灰狼优化算法。引入Logistic混沌映射,以加强初始化种群的多样性;引入一种控制参数的自适应调整策略,以平衡灰狼优化算法的搜索能力和开发能力;引入静态加权平均权重策略,更新种群位置,加快收敛速度。将机器人载电量与路径长度短作为约束,引入K-means算法进行任务聚类,通过改进灰狼优化算法对模型进行离线求解以规划出路径,将大任务量监测作业自动转换成分时分步作业。实验结果表明:通过国际通用6个基准函数进行测试,改进的灰狼优化算法在收敛速度、搜索精度及稳定性上均有明显提高。通过50任务点与100任务点作业场景对机器人路径规划模型进行算法仿真,验证了算法的真实有效性,且任务量越大模型优越性越好,路径缩短比例越高。     

一种新的微型无人机数字图像无线传输系统

数字图像无线传输是微型无人机执行侦察、监视任务的重要组成部分。针对微型无人机的特点及其对图像传输的实时性要求,采用基于内嵌延拓5/3提升小波的改进SPECK图像压缩算法、基于Turbo码的信道纠错编码及扩频发射技术,提出一种新型数字图像无线传输系统。通过分析该系统的结构和原理,讨论了所涉及的关键技术及解决方案,就内嵌延拓5/3提升小波算法进行了硬件设计与仿真。结果表明,该结构算法简单、占硬件资源少、运算速度快、功耗低;所设计的系统压缩性能高、抗差错能力强及传输可靠,能满足微型无人机的特殊任务需求。