智能灭火机器人的设计与实现方法研究

灭火机器人设计主要目的是在火场危险环境下代替人类寻找火源并进行灭火工作,以降低救火时人员伤亡,并提高灭火效率.基于国际赛制机器人灭火比赛规则,自主设计一款智能灭火机器人,包括硬件、软件设计,并设计了多种关键策略,对软硬件系统进行改进,如PID参数的智能计算等,并且选择多种比赛模式.该机器人能有效避免过冲及沿墙行走出现S轨迹等一系列缺陷,灭火速度快、成功率高.     

基于STC89C51单片机的避障移动机器人的设计与实现

设计一种避障移动机器人,该机器人以STC89C51单片机作为控制核心,通过两个四相六线步进电机控制转动,并由L293D专用电机驱动芯片驱动.避障模块采用四对反射式红外传感器检测障碍物位置,单片机控制系统通过PID控制算法对采集的信号进行处理,语音模块选用ISD1420语音芯片进行报警.实验结果表明,该系统性能稳定,机器人能智能避障和自动语音报警.     

小型爬壁机器人系统设计与应用

针对一种小型的双足爬壁机器人,设计开发了基于DSP2812处理芯片的控制系统.该机器人系统采用双足真空吸盘式结构和用3个电机驱动5个关节的欠驱动结构.双足真空吸盘式结构使其可以在光滑的墙面和天棚行走,又能够在交接面之间完成跨步行走.而欠驱动结构减少了电机的数目,从而减小了机器人的尺寸和降低了机器人的质量和能量消耗,但它也给机器人的控制和运动规划带来了新的挑战.已完成的系统设计包括运动模式设计、关节控制、通信模块设计和吸盘足控制等.实验结果证明了所提出方案的可行性.     

混合驱动连续型机器人设计

连续型机器人具有本质柔顺的本体结构,由此带来的环境适应性和安全性得到了人们的广泛关注.然而柔软的结构也可能导致机器人负载能力和定位精度的不足.针对这种情况提出了一种全新的混合驱动连续型机器人,能够平衡结构柔顺性、定位精度、刚度等性能.该机器人的驱动器在传统气动肌肉的基础上内置弹性杆,保持了系统的紧凑性.通过模式切换机构使驱动器能够在气压驱动与弹性杆驱动两种模式间切换以实现大范围运动和小范围精确定位,并在这个过程中拥有不同的刚度.当机器人进行大范围运动时,由气动肌肉提供主要的行程和输出力;当机器人到达指定工作位置附近时,由直线电机牵引弹性杆驱动机器人末端实现精确定位并提高机器人的刚度.基于力平衡的原理建立了混合驱动器的气压-长度模型,通过模型仿真与实验结果的对比,发现驱动器死区的存在并修正了该模型,验证了机器人驱动器抗迟滞的特性.通过不同姿态与驱动方式下对机器人施加外力的实验证明了机器人的变刚度特性.通过对机器人末端的定位实验验证了混合驱动连续型机器人的重复定位能力相较于单纯气压驱动方式有显著增加.结果表明,通过混合驱动的方式提供了一种具有变刚度效果并能有效增强柔性连续型机器人定位精度的方法.     

基于STM32的智能灭火机器人设计

在本智能灭火机器人系统中,避障及识别火焰是智能机器人的基本功能。避开障碍物的功能采用反射式红外光电传感器实现,灭火则采用ARM作为控制器,通过控制方式对驱动电机进行调速,采用复眼采集路况信息对房间进行判别是否有火源,并根据墙面信息进行转向、灭火控制,试验表明,采用上述光电传感器,复眼的智能机器人实现了避障行驶,寻找吹灭火源,性能稳定可靠。     

气动人工肌肉驱动球面并联机器人的位置控制研究

研究将气动人工肌肉驱动器应用于柔索驱动三自由度球面并联机器人机构,介绍了该机器人的运动学模型,提出一种简便的轨迹规划方法,在建立的实验测控系统中,应用含并联机器人的位置逆解和对气动人工肌肉的智能PID控制的位置控制算法,实现对机器人末端的位置控制,通过机器人的位置正解验证了位置控制的控制效果.     

水下机器人智能自救系统

结合某型水下机器人智能自救系统的研制工作,介绍了该系统的工作原理和体系结构,采用基于模糊推理和专家系统相结合的方法,实现水下机器人故障诊断和智能自救决策,同时详述了基于电机驱动和爆炸驱动方式的自救系统执行机构,以及基于冗余CPU热备份技术的释放控制系统.     

智能清扫机器人行走驱动系统设计

智能清扫机器人作为服务机器人实用化发展的先行者,替代了传统的人工清洁工作,具有十分广阔的市场前景。行走驱动系统是一个能实现设计要求的理想化的智能清扫机器人的重要组成部分,是清扫机器人的主体。通过总结系统功能和设计要求明细表,确定设计方案,求解功能元,绘制系统功能原理方案的形态学矩阵,通过对比不同功能载体的优劣,找到符合设计方案的最优解,确定结构方案,从而设计出所需的智能清扫机器人行走驱动系统。设计出的行走驱动系统具有小型、平稳、灵活的特点,为机器人提供了结构上的保障,满足了运动方式、运动速度、自我保护等多种功能,适用于家庭、宾馆、办公室等室内环境场合的半自动或全自动清洁。     

基于LABVIEW的巡逻机器人智能识别系统设计

针对无人化工厂智能自主巡逻功能的实现,设计了一种基于LABVIEW的无线监控巡逻机器人。基于巡逻机器人工作环境和上下楼梯等越障过程的分析,设计了机器人主要结构参数,分析了机器人的稳定性,测试了基于LABVIEW的视觉智能识别系统在识别并分类障碍物时的实用性。实验结果表明,采用所设计的智能识别系统可满足巡逻机器人智能越障的要求。     

基于MATLAB/Stateflow的助老服务机器人逻辑控制仿真

助老服务机器人是一种可以为老年人提供助行、陪伴和护理等日常服务的机器人.该文提出了一种具有助行和护理功能的助老服务机器人并对其总体结构进行了设计.根据助老服务机器人的功能特点将其划分为行走、取物、人体监测和语音交互4种工作模式.基于MATLAB/Stateflow图形化设计与开发工具对助老服务机器人的主要功能模块进行逻辑建模与仿真.仿真结果表明,该控制模型可以模拟助老服务机器人的实际工作过程,为助老服务机器人控制系统的设计与实现提供了理论依据.     

先进制造系统智能检测前端研究

该文分析了制造系统发展对智能检测前端提出的新要求，提出了一种新型智能检测前端结构，包括数据采集，数据处理与传输等功能。采用信号处理芯片构成的多ＣＰＵ结构实现检测信号的实时，智能化处理，利用ＰＣ１０４总线ＣＰＵ板和ＴＭＳ３２０Ｃ５０ＤＳＰ芯片设计工实现了一个实际智能检测前端装置。     

机器人灭火控制系统设计

提出一种机器人灭火控制系统的设计方案,采用M3为核心处理器,光敏三极管以及超声波测距模块为传感器件,CC2420作为无线传感模块.结合PID控制算法对传感器采集的信号进行处理,从而提高了机器人的定位精度.通过硬件系统测试,结果表明系统工作稳定,能够正确的判断火源并进行灭火动作.     

基于模型和数据驱动的机器人6D位姿估计方法

提高运动精度是机器人执行精密操作的基础.该文针对重载操作造成的机器人末端结构变形问题进行位姿补偿研究.首先,提出了基于模型和数据驱动的机器人末端6D位姿估计方法,该方法利用基于Gauss过程回归的机器人运动学误差模型获得部分目标点空间位置的预测值;然后,提出了基于测量平差的位姿修正方法,对目标点位置的实测值和预测值进行...     

机器人关节无刷电机驱动与控制系统研究

针对目前机器人关节成本高、控制系统复杂、集成度较低等问题,设计了模块化机器人关节及控制系统.根据关节设计需求,采用STM32F103芯片作为主控芯片,DRV8313作为无刷电机驱动芯片,对机器人关节的无刷电机驱动电路进行设计;结合控制器局域网络(CAN)、Windows呈现基础(WPF)上位机开发,设计了操作简便的多关...     

基于nRF401的无线通信模块在竞赛机器人中的应用

机器人群之间的相互通信是实现多智能体技术的关键环节之一.在介绍nRF401芯片及其典型应用电路的基础上,从通信系统的角度讨论了通信网络的系统结构,并在竞赛机器人实现多智能体技术的具体应用环境下,详细阐述了干扰环境中有效实现差错控制的具体方法.单元实验和实际系统的应用表明文中所讨论的方法有效可行,对研究竞赛机器人及干扰环境中无线通信的可靠实现技术有一定的参考意义.     

现代机械产品智能优化设计方法及其应用

在总结前人研究成果的基础上,提出了面向现代机械产品的智能优化设计法.该方法以智能机器为研究对象,以智能控制理论和方法为理论基础,可在设计过程中实现对现代机械产品的工作参数、工作过程、工作状态以及故障诊断等方面进行智能优化.通过对现代机械产品设计特点的具体分析,建立了智能优化设计法的理论结构体系,包括智能优化设计法的含义、研究目标、研究内容、理论基础和特点等内容.以工作在非结构环境下的打磨机器人为例进行了智能优化设计研究,实验结果表明该方法可全面提高产品的智能化程度和设计质量.     

财务机器人对会计行业产生的影响与应对

财务机器人本质是将RPA技术嵌入日常财务工作中,而RPA也是机器人流程自动化的简称,是一种处理简单重复工作的模拟手工操作程序。该文首先指出了“财务机器人”的内涵、“财务机器人”的适用性、“财务机器人”的局限性,其次分析了财务机器人对现代会计行业的影响研究,最后探讨了企业会计转型中RPA机器人的应用举措,并对会计人员应对智能化财务工作环境的正确措施展开了研究。     

服务机器人手臂关节的模块化设计

设计出一种模块化机器人关节单元,可以完成同转运动,集直流电机驱动、控制及通信于一体.设计了由直流减速伺服电机和行星轮减速器组成的驱动系统,通过设计电机偏置传动实现中心孔走线,避免了机器人手臂控制电缆的磨损和缠绕问题.由单片机AT89S52、电机控制芯片LM629、电机驱动芯片LMD18200及增量式光电编码器完成了直流电机的控制,控制器局域网络(CAN)现场总线控制芯片SJA1000与CAN收发器PCA82C250组成的CAN总线串行通信系统减少了手臂内部的控制电缆线数量.经检测,该关节模块输出力矩为2 N·m,重复定位精度为±0.15°.     

血管介入微创手术机器人系统控制研究

医生在进行血管介入手术过程中需要实时的X射线图像引导,而长时间的射线辐射会严重危害医生的健康.为了减小介入医生在手术过程中受到的辐射伤害,该文研究了一款基于双主手控制的血管介入微创手术机器人系统,并对其整体框架和控制方法进行研究.医生可通过上位机界面交互,进行主从遥操作,驱动从端机构完成介入手术操作.最后进行了血管模型试验,验证了该文的介入手术机器人具备多器械协同递送的功能.     

起重机用打磨机器人结构设计

根据起重机无损探伤检测要求,对起重机用打磨机器人进行总体布局和结构设计,并结合其使用环境和工作要求选择了双履带、永磁吸附式的总体结构.打磨机器人传动机构选用链传动,其驱动方式按实际控制的需要选择步进电机驱动;打磨机构采用电机驱动,工作时打磨压力由压缩弹簧提供,并由电磁铁来控制工作状态.打磨机器人在起重机构件上的固定采用磁吸附式吊挂结构.