同步仿生机械臂设计

本设计利用安装在人手臂部的加速度传感器采集运动信号,单片机智能运算后发出控制指令,实现机械臂与人臂的同步运动。系统将在采集传感器的输出模拟量经过单片机的处理产生PWM波,使用PWM波驱动舵机实现准确定位,使机械臂实现三自由度的运动。而且还可通过编程和仿生来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,体现了人的智能和适应性。     

基于STM32的智能搬运机器人的研究与设计

针对老年人和行动不便者日常生活困难的问题,设计了一款可以进行基本日常操作的智能搬运机器人。机器人以STM32单片机为主控制器,通过红外线、超声波等传感器获取外界环境信息,对履带式行走机构和机械臂进行控制。履带结构较为平稳,具有良好的越障能力;机械臂自由度高,可完成360度全方位无死角的的抓取活动。本文使用Creo进行建模,实现机器人的运动仿真,优化机器人机械结构,借助Keil进行程序编译,解决机器人运动的算法问题。智能机器人利用多个传感器作为“感觉器官”,凭借稳定的履带行走机构和高自由度的机械臂,实现超声避障、智能循迹、定距抓取等多个功能。     

基于PIC单片机的嵌入式CAN智能节点及其与PC的通信

本文介绍了基于PIC16F874单片机的嵌入式CAN智能节点的软硬件设计，同时应用PCL-841 CAN接口卡使嵌入式CAN智能节点与PC之间实现了通信，完成了电压，电流，温度等信号的实时采集，可靠传输和实时显示，实现了PC端对嵌入式CAN智能节点PWM波输出的脉冲宽度的控制。     

基于STC89C52的智能照明系统设计

针对楼道照明调光的要求,设计基于STC89C52智能照明系统。该系统通过光敏传感器检测楼道内的光照强度,在由热释电红外传感器检测是否有人,检测信号经转换后输送给单片机,单片机计算后输出不同占空比的脉冲信号。该脉冲信号输入带PWM调光的LED电源,从而实现PWM调光功能,以实现照明的节能控制。     

基于单片机的智能防灾救灾车设计与实现

智能小车可适应复杂恶劣的环境,进入人无法进入的环境中完成探测任务,应用前景非常广泛。智能小车的设计涉及到电路设计、程序设计、传感器原理、控制技术等诸多方面。文章主要说明基于STC89C52单片机的智能环境探测小车设计。利用火焰传感器自动探测火源,单片机输出PWM波控制直流电机对小车进行驱动,经自动避障后到达起火点,检测并显示火场烟雾浓度,达到探测火场环境的目的。也可根据具体需要,利用红外遥控对小车进行远程控制。     

基于PC／104与单片机的仿人机器人控制系统设计

为了简化仿人机器人控制系统结构,增强机器人系统的功能.采用PC/104嵌入式系统作为仿人机器的主控计算机,完成图像处理,做出控制决策,计算并生成运动序列.关节控制器选用C8051F310单片机,采用串口与主控计算机通信,接收来自主控计算机的运动序列指令,产生PWM波,经过放大电路,实现21路电机的控制.经过实验,得到图像采集分析结果和仿人机器人稳态步行.实验表明,这种控制系统能够实现仿人机器人的控制.     

基于STM8S208RB的空调压缩机控制器的研制

介绍了无刷直流电动机的基本工作原理,设计了一种基于STM8S208RB的48V空调压缩机控制器,采用上桥臂开关管斩波,另一相下桥臂开关管常通的PWM调制方式,通过单片机内部AD对电机的不通电相的反电动势采样,获得了两种PWM情况下反电动势的过零点,实现了空调用无刷直流电机的无位置传感器控制技术,然后对其进行了实验研究,给出了实验波形,结果表明该控制器能有效地实现过载保护和启动失败造成的堵转过流保护,其低成本、高可靠性很好地满足了空调压缩机的控制要求。     

一种基于单片机智能控制的云台设计

为实现监控更智能和节能的目的,采用单片机与传感器结合控制步进电机转动的方法,设计一种以单片机为核心的智能控制云台。该云台只在有人进入传感器监测区域时才工作,且能根据传感器采集的信息计算出人的位置,从而控制云台转动,实现自动追踪监控,无需人控制,成本低,与现在市面上的云台相比更智能和节能,有很强的实用价值。在研究分析后做出了实物,经测试该云台能实现有人时工作和自动追踪监控,验证了方案的可行性。     

解剖约束条件的数据手套校正及其在机械臂控制中的应用

通过对人手解剖约束条件的分析,把解剖约束条件应用于数据手套中的独立传感器和交叉—耦合传感器的校正,对校正结果进行了分析,使得数据手套能够采集到更准确的人手运动信息,并将校正后的数据手套应用到机械臂的控制中。实验表明,校正之后的数据手套能够更准确地采集信息,极大改善了机械臂控制中的精确性。     

基于MC68单片机的避障车的设计与实现

设计并实现了一种基于MC68HC908QY4单片机的自主避障智能模型车系统。本系统采用Freescale公司的MC68HC908QY4单片机作为核心控制单元,使用红外传感器采集路况信息,并通过一定的转换电路将传感器采集的模拟信息转换成单片机能够识别的数字信号,以便于单片机分析处理。通过单片机对红外传感器检测信息的分析、判断,从而给出判断结果,并给相应端口数字信号,再经过相应驱动电路驱动相应传感器,以达到自动控制转向,改变行驶路径,绕过障碍物的目的,从而实现自主避障智能模型车的稳定避障。     

引体向上测试系统的设计与实现

引体向上作为人体臂力和耐力素质的体现,对其进行测量,可改变传统的人工计数,并通过引体向上测试系统直接对其进行记录和分析,从而实现运动的信息化、自动化。本文以LPC2132作为主控,以RS485作为通信接口,通过设计,同时搭载外设的光学传感器,实现了引体向上测试系统。     

基于STM32的两轮自平衡小车控制系统设计

介绍了一种采用STM32F103C8T6单片机和数字运动传感器MPU-6050等设计的两轮自平衡小车。并利用卡尔曼滤波器算法融合陀螺仪和加速度计信号,计算出小车倾角和角速度的最优估计值,利用数字PID算法控制驱动电机的PWM信号实现两轮小车的自平衡控制。实际测试表明,设计的两轮小车可稳定地实现自平衡控制及简单的遥控运动功能。     

新型多功能智能小车的设计与应用

介绍智能小车自动完成设定任务的设计。本设计以玩具小坦克为车体,以单片机AT89S52为核心,利用黑白线传感器判断小车行驶的轨迹;利用金属传感器判断轨迹中放置的铁片;由单片机对小车状态做出实时反应,并输出相应的控制指令。该系统通过调节PWM输出可控制小车的前进、后退、转向、加速、减速等动作;可精准地完成小车沿黑色引导线的寻迹（断开引导线亦可）、检测铁片个数、实时LCD显示行驶距离、时问和行车轨迹等功能。该设计功耗小,成本低,精度较高。     

Force control of a very lightweight single-link flexible arm based on coupling torque feedback

In this paper, a feedback control law is proposed for regulating the contact force exerted by a very lightweight single-link flexible manipulator when it comes into contact with a motionless object. This control law is based on a lumped-parameter model. The tracking of the desired contact force is obtained by using a feedback loop control of the coupling torque between the motor and the flexible arm. To achieve a good performance on the force control it is only necessary to measure the coupling torque at the root of the arm. Neither the contact force sensor nor the angular position sensor of the motor are used in the control method. A modified PID controller is proposed for this control law. In this work the force control problem is studied for both free and constrained motions of the flexible manipulator, and a collision detection algorithm is also described.     

Bidding Protocols for Deploying Mobile Sensors

Constructing a sensor network with a mix of mobile and static sensors can achieve a balance between sensor coverage and sensor cost. In this paper, we design two bidding protocols to guide the movement of mobile sensors in such sensor networks to increase the coverage to a desirable level. In the protocols, static sensors detect coverage holes locally by using Voronoi diagrams and bid mobile sensors to move. Mobile sensors accept the highest bids and heal the largest holes. Simulation results show that our protocols achieve suitable trade-off between coverage and sensor cost     

基于MSP430智能小车的设计

介绍一种基于MSP430F2274单片机为核心的智能小车。小车采用超声波测距技术实现自动避障,同时通过语音模块来播报出小车与障碍物的距离。为了使测距不受温度影响,用温度传感器实时检测小车周围环境的温度并修正距离计算公式的参数,采用光电编码器来检测小车的速度,运用PID控制算法和PWM来控制小车的精确稳定的运行,从而达到预期的设计目标。     

Degradation estimation using feature increment stepwise linear regression for PWM Inverter of Electro-Mechanical Actuator

Electro-Mechanical Actuator (EMA) is a critical subsystem of the aircraft. The degradation of Pulse Width Modulation (PWM) Inverter has significant influence on EMA performance, which may lead to aircraft catastrophic consequence. However, strict limitation on sensor placement in aeronautical applications brings much difficulty to characterize the degradation state of EMA PWM Inverter. To effectively estimate the degradation of EMA PWM Inverter with external monitoring features, this paper proposes a feature increment stepwise linear regression (FI-SLR) model. In the FI-SLR model, the increments of features are extracted to estimate degradation state of EMA PWM Inverter. To evaluate the effectiveness of FI-SLR model, EMA simulation is performed to acquire more condition data. Moreover, both practical dataset from NASA and simulation data are utilized in experiments. Finally, experimental results show that FI-SLR has better estimation performance in the field of EMA PWM Inverter degradation estimation.     

Dithering Skip Modulation, Width and Dead Time Controllers in Highly Efficient DC-DC Converters for System-On-Chip Applications

This paper proposes temperature-independent load sensor (LS), optimum width controller (OWC), optimum dead-time controller (ODC), and tri-mode operation to achieve high efficiency over an ultra-wide-load range. Higher power efficiency and wider loading current range require rethinking the control method for DC-DC converters. Therefore, a highly efficient tri-mode DC-DC converter is invented in this paper for system-on-chip (SoC) applications, which is switched to sleeping mode at very light load condition or to high-speed mode at heavy load condition. The efficiency improvement is upgraded by inserting new proposed dithering skip modulation (DSM) between conventional pulse-width modulation (PWM) and pulse-frequency modulation (PFM). In other words, an efficiency-improving DSM operation raises the efficiency drop because of transition from PWM to PFM. Importantly, DSM mode can dynamically skip the number of gate driving pulses, which is inverse proportional to load current. Simplistically and qualitatively stated, the novel load sensor automatically selects optimum modulation method and power MOSFET width to achieve high efficiency over a wide load range. Moreover, optimum power MOSFET turn-on and turn-off delays in synchronous rectifiers and reduced ground bounce can save much switching loss by current-mode dead-time controller. Experimental results show the tri-mode operation can have high efficiency about 90% over a wide load current range from 3 to 500 mA. Owing to the effective mitigation of the switching loss contributed by optimum power MOSFET width and reduction of conduction loss contributed by optimum dead-times, the novel width and dead-time controllers achieve high efficiency about 95% at heavy load condition and maintain the highly efficient performance to very light load current about 0.1 mA.     

基于STC89C52单片机的智能小车的设计

主要介绍了一种具有红外遥控、智能寻迹、自动避障等功能的智能小车的设计。本小车采用STC89C52单片机为系统控制核心,单向PWM的直流电机为系统驱动,辅助红外反射式传感器和红外接收器,实现了小车智能寻迹、自动避障和遥控导航,并通过1602液晶显示屏显示信息。     

螺旋型光纤传感软体操作臂状态测量及特性分析

微创手术软体操作臂是微创外科和机器人领域的科学前沿和研究热点,对提升微创手术水平至关重要。现有视觉、电子和光电等传感方法尚未解决软体操作臂的状态测量问题,以直线型布设在软体操作臂中的光纤传感器,在柔性操作臂伸展和弯曲等运动时存在易断裂和可重复性差等问题,未能实现手术操作臂的闭环控制,限制了其手术应用。为此,提出了一种基于螺旋型光纤传感的软体操作臂状态测量方法,并对其传感特性进行了研究。不同于直线布设光纤的传感方法,螺旋型布设光纤的传感方法可以实现可伸缩软体操作臂的测量,防止光纤在软体操作臂中的错位,满足可伸缩弯曲软体操作臂的测量需求。通过理论分析气动驱动软体操作臂伸缩和弯曲的运动特性,利用光纤上刻写的布拉格光栅传感点,建立软体操作臂中螺旋型光纤光栅的传感模型,推导出光纤光栅中心波长漂移量和软体操作臂弯曲曲率之间的关系。最后,为了验证螺旋型光纤光栅在软体操作臂中的传感性能,对其传感灵敏度和稳定性等进行了实验测试。实验结果表明:提出的螺旋型光纤传感方法可实现操作臂伸长10%、弯曲角度达到180°时的状态测量,且操作臂理论弯曲角度和光纤传感的误差最大为9%,传感灵敏度可达12.55 pm/(°),满足软体操作臂伸缩和各向弯曲操作时的测量需求。