攀爬除锈机器人的系统研究

为解决船舶手工除锈、机械除锈劳动强度大、效率低的问题,设计了一种攀爬除锈机器人,其主要由四足机构、脚部机构、除锈模块、安全模块、视觉模块、运动控制模块组成。四足机构采用了大扭力舵机,具有12个自由度;脚部机构采用强吸力电磁铁,可以牢牢地吸附在钢铁表面;除锈模块采用360°舵机,效率高,速度块;安全模块采用了安全绳,用来保护机器人;视觉模块采用OpenMV摄像头和与OpenMV配套的WIFI模块;运动控制模块采用ESP32单片机控制,可靠性高。制作了样机,经测试,该机器人接收指令后实现了监测和除锈等功能。     

基于线性CCD仿生四足爬坡的设计和实现

研究方向来源于中国工程机器人暨国际公开赛中的仿生四足机器人爬坡项目,针对项目规则中要求机器人在不同角度的斜坡上轻松快速的完成爬坡问题,提出了一种基于线性CCD的仿生四足爬坡的设计与实现。本文主要从仿生四足机器人的硬件系统结构和软件系统控制两方面进行设计。该仿生四足机器人道路轨迹识别模块使用TSL1401线性CCD对道路轨迹进行识别,采用黑线提取算法并对采集的黑色直线进行二值化处理;舵机驱动模块采用STM32F103单片机控制四条腿12个舵机和头部1个舵机实现机器人按设计的步态行走功能。防跌落模块采用的是避障传感器模块,通过红外线的发射与接收信号实现防跌落效果。实验结果表明设计有效可行,该仿生四足机器人具有灵活性好、摩擦力大、成本低、稳定性高的特点,对类似的智能机器人设计与实践具有参考意义。     

节水灌溉竞赛机器人设计

为提高竞赛机器人的节水灌溉能力,提出了一种节水灌溉竞赛机器人的设计与实现方法。搭载OpenMV摄像头模组的无人机,采集模拟旱情信息,通过ATK-LORA通信模块,发送给渗灌系统和灌溉机器人,依照旱情信息进行对应灌溉。根据竞赛要求,设计灌溉机器人的机械系统,包括机器人底盘、灌溉执行机构和自平衡机构。采用STM32F1032ZET6为控制核心,搭建机器人的控制系统,设计控制算法,实现了节水灌溉机器人的竞赛功能。经实地测试,旱情识别成功率为94.91%,信息传输正确率为97.69%,机器人喷灌成功率达90.74%,系统整体成功率达83.33%,验证了设计的有效性。     

苹果采摘机器人控制系统设计

针对苹果采摘机器人控制系统制造及维护成本较高、功耗大、便携性差等问题,对其控制系统进行优化设计。该系统可分为视觉系统和主控系统,视觉系统采用Open MV3视觉模块,通过颜色识别成熟苹果;主控系统包括TB6612电机驱动模块、PCA9685舵机驱动模块和LM2596电源模块。实验测试表明,该控制系统在室内及室外测试下均工作稳定。     

带目标识别系统的双足机器人研究

针对带有目标识别系统的双足机器人的开发,采用S3C2400A微处理器作为控制器,基于嵌入式linux系统,完成了机器人目标识别模块和双足行走模块;在目标识别程序开发中,采用了梯度Hough变换,使得对目标识别的效率大大提高;在双足行走程序的开发中,采用32路舵机控制器,实现了对单个舵机控制或多个舵机同时控制,达到了双足行走协调统一的要求;通过串口通信的方式,将目标识别与舵机控制相结合,使得机器人能根据目标的位置,判断行走方向,并最终到达目标处。在开发样机上进行的实验研究,取得了较好的效果,证明了系统方案的可行性。     

智能物流搬运机器人设计

为了解决物流行业物料种类繁多，分拣、搬运、摆放精准度、可靠性不高，路径规划单一等问题，自主设计并制作了一款新型智能物流搬运机器人。该机器人以STM32F407为主控制器，选用4个37GB-545B自带编码器的直流减速电机作为输出动力，控制麦克纳姆轮旋转，从而带动底盘及其上端部件移动；陀螺仪检测机器人运动姿态和位置，为运动、机械手模块的动作提供反馈信息；通过对搬运物料的结构分析，基于SolidWorks三维软件设计多自由度机械手，机械手的手爪部分采用可拆卸式设计，满足不同物料需求，机械手的4个舵机相配合可以实现全方位抓取物料；视觉模块实现二维码读取搬运任物，识别物料的颜色和不同颜色色环及色环圆心；电源模块为各模块提供所需要的直流电源。设计的机器人通过多次调试和优化，能实现全程自主运行，无差错地完成二维码识别、物料颜色识别和物料的抓取，实现精准定位和出色的完成物料的精准摆放。     

一种教学用采摘竞赛机器人

针对中国机器人大赛采摘机器人子项目,设计了一种教学用采摘竞赛机器人.首先,根据竞赛要求,设计教学用采摘机器人的机械系统,确定了四轮独立驱动的电机布局及差速转向的轮式结构;设计了四自由度串联机械臂,二指回转型机械爪和自动卸载的储物筐.以STM32F103ZET6单片机为核心,搭载底盘控制模块、颜色识别模块和采摘机械臂模块,构建了采摘机器人的控制系统.根据比赛要求和流程,编写了机器人基本运动子程序、颜色识别子程序、机械臂控制子程序以及系统整体流程.并搭建实物进行测试,结果显示该设计满足竞赛基本要求,能够为学生参加竞赛提供一定的参考.     

主动腰部四足机器人控制系统与跳跃步态研究

四足动物在快速奔跑中会采用跳跃步态,而跳跃步态中腰部的伸缩运动又对速度的提升具有重大影响。针对跳跃步态中腰部摆动对速度的影响,设计了带有腰部主动关节的小型四足机器人,采用了舵机作为髋关节主动驱动器和弹簧作为膝关节被动驱动器,使腿部具有一个主动自由度和一个被动自由度。以STM32芯片为中央处理器设计了包括复位、通信和舵机驱动等功能模块的控制系统。通过软件设计,在实验中实现了四足机器人跳跃步态下的稳定运动和较好的仿生运动现象,验证了控制系统的有效性,观察到了腰部主动关节对四足机器人跳跃运动中的速度影响作用。     

基于LabVIEW和FPGA的串口通信舵机控制系统

舵机是仿人机器人的重要组成部分,为控制舵机实现仿人机器人表情再现,设计了一种基于LabVIEW和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的串口通信舵机控制系统,首先在SolidWorks中完成模型的建立,然后采用可编程片上系统(SOPC)的设计方法,进行硬件设计,该系统以实现4路舵机的控制为例,能够根据实际情况增加或减少脉宽调制(PWM)模块,改变舵机的数量。然后通过软件编程设计,可以改变舵机的转速,软件编程是在Nios II环境下编写的。最后通过LabVIEW中的VISA控件实现了PC机与FPGA的串口通信,控制舵机的运行。     

快递分拣机器人控制系统的设计

为提高快递分拣效率,设计了一种基于OpenMV机器视觉模块的快递分拣机器人控制系统。在这一控制系统中,通过机器视觉技术实现快递件的轮廓识别、定位、扫码及分类,将STM32单片机作为运动控制核心,外接传感器感知机器人的状态,基于串口与机器视觉模块双向通信,实现对放置在地面的快递件进行自动分拣。通过制作样机验证了设计的合理性与可行性。     

仿生六足机器人的设计与实现

模仿多足昆虫的生理结构,增加轮式驱动,设计了一款仿生六足机器人。基于Arduino控制板、舵机控制模块、蓝牙通信模块及红外检测模块设计了该机器人的控制系统,用于实现机器人的运动模式、步态选择、姿态高低等。这一仿生六足机器人具有操作简单、动作灵活、稳定性高等特点,经试验确认了设计的可行性。     

面向竞赛的果园喷药机器人设计

依据果园喷药机器人的竞赛要求,以STC15F2K60S2单片机为控制核心,设计了竞赛机器人的机械系统和基本控制电路,包括机器人底盘系统、喷药模块、主控模块和以L298N为核心的驱动模块。然后,以步进电机控制器、丝杆滑台、循迹模块、光电开关和平面定位系统搭建了果园喷药机器人控制系统,并设计了控制算法,实现了果园喷药机器人的竞赛功能。     

基于Arduino的运输对抗机器人设计与实现

针对"浙江省大学生机器人竞赛"运输对抗赛机器人设计要求和比赛规则,提出了一种基于Arduino的运输对抗机器人的设计与实现方法。研究了运输对抗机器人硬件设计中各单元模块的选型,以Arduino单片机为核心控制两路直流电机驱动左右轮子旋转和五个舵机实现运输框、手抓、钩子和障碍物放置等相应功能;设计了前头四个巡线传感器和侧边各一个巡线传感器实现直行和十字路口的检查。软件部分设计了机器人的运动控制,地面灰度、运输对抗路径等算法。基于博弈论研究设计了一套排名赛方案和五套运输对抗赛方案,设计了拨码开关以实现比赛中不同策略的选择。测试实验结果显示排名赛运输三绿三黄加双倍的全程时间为20s左右;实验结果还表明五套对抗方案均有效可行。该运输对抗机器人具有成本低、易于实现和可扩展的特点,可用于运输对抗赛以及机器人设计与实践参考。     

基于线翎电鳗运动模式的水陆两栖机器人设计

针对机器人在水下环境的环境探测方面,提出设计一种拥有类鱼类MPF运动模式水陆两栖仿生线翎电鳗探测机器人.机器人由STM32-F103C8T6主控板、单轴60kg-DS5160舵机、42步进电机J-4218HB4401、TB6560步进电机驱动器、XL6009升压模块以及特定的机械结构组成.机器人通过主控板对步进电机进行控制,使其带动机械机构模拟线翎电鳗运动模式进行运动;通过大功率舵机的调节,可使其可在水陆两种环境进行运动.实验结果表明,设计的水陆两栖机器人有在水陆环境中有效地进行工作,模拟线翎电鳗运动模式的意义.     

Delta机器人控制系统设计

针对Delta机器人的运动特点,设计了可实现3自由度运动功能的控制系统,该系统由机械结构模块和机器视觉模块两部分组成。机械结构模块的控制采用LPC1114处理器,实现手爪三维空间内的移动与开合;机器视觉控制模块采用Lab View图形化编程语言,可视化编程减少了编程时间,对各部分程序进行了相应的介绍。机械结构模块的控制与机器视觉模块的控制相结合,提高了Delta机器人的运动控制精度。     

空间机器人单关节余度驱动器设计

空间机器人和工业机器人相比,在可靠性和安全性方面要求更高,在空间机器人的各个组成部件中,关节驱动器对空间机器人的工作安全可靠性起着关键性的作用,为了提高空间机器人的安全可靠性,在关节驱动方案上采用了余度管理技术,设计了一种双余度关节驱动器。并对空间机器人单关节关节驱动器的总体结构、控制器的硬件原理和组成,软件部分中的余度管理模块、初始化模块和错误检测处理等模块进行了详细介绍。通过开发的试验界面对其进行测试表明,该双余度关节驱动器出现故障时,余度切换准确、迅速,可靠性提高。     

分布式双机器人协调联控

分析了现代生产线中以多机器人实现工序串联中的双机器人协调联控的应用需求,以双机器人递接为切入点,给出采用一般工业以太网、非实时操作系统,并借助少量高速实时数据口实现的电气连接分布化、任务分布化的双机器人协调联控系统,并在由视觉采集模块、6自由度机器人、4自由度码垛机器人组成的视觉识别、定位、递接、码垛原型实验平台中得到验证。     

基于机器视觉的汽车装配协作机器人机械故障图像识别系统

为了避免汽车装配协作机器人故障发现不及时而导致的生产效率低下,设计一种基于机器视觉的汽车装配协作机器人机械故障图像识别系统。以典型机械故障识别系统为基础,建立具有故障图像采集、故障图像处理、故障图像特征提取和故障图像分类四大模块的汽车装配协作机器人机械故障图像识别系统;利用机器视觉技术获取机械故障图像特征,根据Saulola算法实现机械故障图像彩色增强,通过Niblack算法确定协作机器人机械故障节点位置,得到机械故障图像识别系统的机械故障图像分类结果,实现汽车装配协作机器人机械故障图像识别。实验结果表明：该方法识别效果好、识别效率高。     

一种机器人绘字控制系统的研制

简略阐述了一种机器人绘字系统的主要外形结构及其功能;详细论述了该控制系统控制器的硬件设计,它采用上位机PC与基于CAN总线的下位机通信来控制系统,该控制器主要包括PCICAN卡、dsPIC30F 6010数字信号控制器和各轴伺服舵机驱动模块。本文还讲述了PCI-9840卡的性能、dsPIC30F6010数字信号控制器的特点、机器人绘字系统四个自由度所需伺服舵机驱动模块的基本电路组成原理、基于VB6．0的上位机监控软件设计以及下位机软件的设计。     

基于舵机驱动的一种仿人面部表情机器人的结构设计

仿人面部表情机器人研究难点之一是在有限空间内完成机械结构设计。文章选用舵机作为驱动,完成了一个结构精简、空间利用率高、成本低的仿人面部表情机器人的结构设计。该机器人外形尺寸接近真人,包含眉毛、眼睑、眼睛和下颌4个运动模块,由7个舵机驱动。整个设计在UG中三维建模并进行运动仿真,机器人能实现多个类人的基本表情。