自动避障三轮管道机器人设计

管道机器人作为一种有效的探测设备,可以深入人类无法到达的狭小空间内执行勘查任务。轮式机器人具有结构简单、运动连续平稳、速度快、可靠性高等诸多优点,因此开发了基于STC系列单片机的三轮轮式结构管道机器人。应用红外传感器电路实现有效避障功能;加入角度传感器模块,确保机器人可以在管道最底端平稳行进;采用脉宽调制技术驱动直流电机,通过改变占空比来控制机器人运动。设计的轮式管道机器人实物具有体积小、可裁剪性强、便捷等特点,能够完成管道内探测、数据收集等功能。     

主动避障式管道机器人结构设计及动力学仿真

为了解决轮式管道机器人在管道内越障能力不足的问题,设计一种主动避障管道机器人,并运用ADAMS进行动力学仿真分析。首先分析了管道机器人结构原理和运动特性。随后运用ADAMS建立虚拟样机,对管道机器人的避障能力、直行能力以及过弯能力进行仿真分析。仿真结果表明,该管道机器人可自动适应148～152 mm管径;可通过的最小转弯半径为304 mm;可实现在管道内部主动避障,同时具有良好的动力特性。     

嵌入式轮式机器人实验平台设计与实现

为解决科研用机器人价格昂贵、扩展性差的问题, 给出嵌入式轮式机器人实验平台的设计。 从平台硬件环境的搭建, Linux 设备驱动程序开发, 嵌入式多线程服务器的设计, 上位机软件设计等, 详细讨论了轮式机器人实验平台的设计及开发过程。 该平台能通过 MPU6050 六轴传感器和 HMC5883 电子罗盘实时获取姿态角和航向角; 能实时地将采集到的视频流及传感器数据发送到上位机客户端, 同时接收并处理来自客户端的控制指令, 进行运动控制、 避障处理等。 实验结果表明, 该轮式机器人实验平台与 PC 之间数据及指令传输流畅稳定,造价低廉, 功能丰富, 模块化程度高, 能满足开展机器视觉与导航等领域研究的要求。     

小型地面移动机器人控制系统设计

结合特种机器人在复杂路面作业情况,确定了轮式腿结构作为小型地面移动机器人行走机构,设计开发了小型地面移动机器人控制系统。采用上下位机无线控制方式对小型地面移动机器人进行控制,实现人机分离,克服了有线控制的局限性。上位机为PC机,下位机为单片机．采用LabVIEW软件开发了控制系统界面。试验表明：设计开发的小型地面移动机器人控制系统人机界面友好,操作方便,工作可靠。     

基于全局视觉的服务机器人滑模轨迹跟踪控制

以轮式移动服务机器人的轨迹跟踪控制为研究对象,分别建立了轮式移动机器人在任务空间和视觉空间内的运动学模型,利用摄像机成像模型,实现了视觉空间到任务空间的速度向量变换.采用视觉伺服控制方法,构建了全局视觉轨迹跟踪控制结构.结合滑模控制思想,建立了具有全局渐近稳定的滑模轨迹跟踪控制器.以具有任意初始误差的圆和直线为参考轨迹,进行了仿真研究.仿真结果表明,所构建的系统控制器具有理想的响应速度和跟踪精确性.     

AGV运动学模型及原理探析

轮式移动机器人是机器人研究领域的一项重要内容。它集机械、电子、检测技术与智能控制于一体。在各种移动机构中,轮式移动机构最为常见[1]。轮式移动机构之所以得到广泛的应用主要是因为容易控制其移动速度和移动方向,目前常见的还用履带式的。基于此本文设计了一套完整的轮式机器人系统,并进行相应的运动规划和控制算法研究[2]。     

基于移动传感器网络的气体源定位

针对目前基于无线传感器网络定位气体源方法中存在的因探索区域尺寸、边界等先验知识缺失而造成节点部署困难的问题,提出了一种使用有限个低成本机器人构成移动传感器网络进行气体源定位的方法.该方法中,首先以期望拓扑结构排列的移动传感器网络节点采集气体浓度并上传至上位机;然后上位机使用非线性最小二乘方法对气体源位置进行估计,并将位置估计结果发送给移动传感器网络节点;最后由移动节点计算出目标位姿,并采用饱和控制的方法镇定到该位姿.通过上述步骤的不断循环,移动传感器网络最终将移动到气体源附近,从而实现对气体源较为精确的定位.室内自然通风环境中,使用6个自制的机器人组成具有固定圆形拓扑的移动传感器网络进行了气体源定位实验.实验结果表明,适当选择拓扑半径,该方法可在6,min左右实现精度为30,cm的气体源定位.     

基于电磁驱动的蠕动型微机器人运动机理

根据仿生学原理开发了一种电磁驱动的蠕动型微机器人,利用计算机和机电控制系统对微机器人运动进行控制.叙述了微机器人的结构,对其运动机理进行了分析和探讨,介绍了运动控制电路原理,并进行运动性能的实验分析.实验表明,它能在直径小于10 mm的管道内自行移动,携带内窥镜、CCD器件、照明系统进行管内目视检查作业.该研究成果对发展微机器人技术有积极的参考价值.     

基于视觉传感器的移动焊接机器人测控系统

设计焊枪侧置的轮式移动焊接机器人并搭建基于虚拟仪器的移动焊接机器人测控系统.在分析移动焊接机器人特点的基础上,设计由PC,NI-PCI7344,NI-DAQ6015以及图像采集卡等组成的硬件系统结构,采用LabVIEW编程平台编制测控系统软件.设计自适应模糊控制器和高斯基模糊神经网络控制器对十字滑块和车轮进行协调控制.采用高斯函数作为模糊神经网络的隶属函数,利用BP算法实现模糊隶属函数和控制规则的在线修改.实验结果表明:该测控系统运行稳定可靠,其跟踪精度可始终控制在-0.4～0.4n'mm以内,满足实际焊接工程的需要.     

一种新型管道检测机器人系统

摘要：研制了适用于管径为400～650mm的煤气管道内缺陷自动探测系统．该系统由采用远程网络控制技术的管道机器人移动机构、无损检测传感器和地面工作站等组成．综述了管道检测机器人的系统总体设计、关键技术和性能实验．实验结果表明，所研制的管道检测机器人系统在管道中运行平稳，具有稳定的牵引力，其值可达1．404kN，适用于400-650mm管径的油气管道检测．