基于ARM的嵌入式系统在机器人控制系统中应用

依据现代机器人技术的发展特点，提出了一种基于ARM（Advanced RISC Microprocessor）、DSP和arm-linux的嵌入式机器人控制系统的设计方法，介绍了嵌入式系统，给出了功能设计、结构设计、硬件设计、软件设计的控制系统的设计过程，并分别从上述各方面对控制系统的通用性进行了探讨。层次化的体系结构、模块化的硬件、结构化的软件使得设计出的机器人控制系统经过简单的硬件调整和软件定制，就能适用于多种机器人。通过七自由度串联机器人抓取工件的实例验证，该机器人控制系统性能稳定、具有一定的通用性。     

基于ARM9的嵌入式足球机器人运动控制系统

提出以S3C2410为主控芯片,对MCX314As进行控制的嵌入式足球机器人运动控制方案,分别设计系统的硬件和软件部分.通过对四轮全向机器人的运动学分析,得到机器人运动控制方案.实验证明,以本控制器作为ROBOCUP中型组机器人的底层运动控制系统,速度和位置控制精度等指标均达到了设计要求.     

基于ARM的空中机器人飞行控制系统的设计

提出了一种基于ARM9内核的嵌入式处理器S3C2440的空中机器人飞行控制系统的设计方案,详细介绍了系统的硬件结构组成及基于嵌入式Linux操作系统的飞行控制软件设计,并描述了软件的功能划分和控制策略的实现。该飞行控制系统使空中机器人具备遥控遥测、指令处理、姿态控制飞行和自主导航等功能,成本低、性能高。     

水下滑翔机器人嵌入式控制系统

本文对水下滑翔机器人的特点进行了详尽的分析.针对水下滑翔机器人控制系统的软、硬件组成特点和水下滑翔机器人工作原理,详细介绍了水下滑翔机器人嵌入式控制系统的软、硬件系统的组织机构.细致地阐述了软、硬件系统的设计理念与实现方法.     

模块化工业机器人嵌入式控制系统的研究

针对模块化机器人控制系统的重构问题,提出了一种柔性的嵌入式控制系统体系结构.该控制系统各种软硬件功能模块被抽取成标准构件,硬件模块设计采用了双核处理器以便满足计算能力和小型化的需求,模块之间通过标准的现场总线接口进行通信.机器人控制软件采用了基于构件的组态结构,它由柔性嵌入式控制系统开发平台、机器人功能构件库和运动规划与控制算法构件库三部分组成,实时性和非实时性的软件模块都按标准接口进行封装.机器人轨迹插补运算采用双DDA算法,逆运动学求解利用相邻轨迹点的关节坐标绝对增量最小原则去除冗余解.该嵌入式控制系统在六关节工业机器人选行了应用,实验结果表明它能适应机器人机械结构和作业任务的变化,使系统开发周期大大缩短.     

工业机器人运动控制系统的设计与实现

本文通过文献研究、理论分析、软件仿真等方法,对工业机器人的控制系统进行设计。首先,根据性能的要求分析机器人控制系统的硬件设备以及硬件设备的组装方式和电路接口的连接方法;其次,在硬件设备的基础上根据操作的要求完成软件设计;最后,根据运动学和动力学建立工业机器人数学模型,进而完成相关核心算法的设计。     

电缆管道巡检机器人嵌入式系统的设计与实现

针对电缆管道巡检机器人的任务需求,提出了一种基于DM6446的嵌入式测控系统.从硬件和软件两方面详细介绍了嵌入式系统的设计和实现方法.硬件上采用以高集成度的DM6446双核处理器为中心的模块化设计;软件开发中基于Linux的层次化架构和多进程/多线程管理实现了运动控制、视频采集、参数检测、网络传输等功能.达芬奇技术的应用和实现保障了机器人实时视频编码和视频数据的传输.各种测试结果表明了嵌入式系统设计的合理性,整体机器人实现了各项功能技术要求.     

基于窄带物联网的巡检机器人目标跟踪控制系统设计

目前研究的巡检机器人目标跟踪控制系统存在目标位置误差大、目标跟踪控制效果差、采集的图像模糊等问题。为了解决上述问题,基于窄带物联网的巡检机器人目标跟踪控制系统。系统硬件以窄带物联网无线通信模块为基础,优化设计了Zigbee压力采集器、中央控制器和STM32主控电路,实现了巡检机器人目标跟踪控制系统的数据信息集中调度。Zigbee压力采集器主要由XBee控制模块、压力传感器两部分组成,同时设计了供电电路、晶振电路和复位电路,通过系统硬件,实现了对巡检机器人的跟踪、控制和监控,为系统提供了硬件支持。软件方面给出了系统的控制流程,设计了Zigee组网程序、嵌入式视觉处理程序和巡检机器人自主导航程序。实验结果表明,基于窄带物联网的巡检机器人目标跟踪控制系统目标位置误差较小、控制效果较好、图像更加清晰。     

基于PLC的防爆机器人系统的控制

介绍了防爆机器人控制系统的结构,阐述了使用PLC对机器人系统进行控制的整体方案。重点叙述了其控制系统的硬件和软件的设计,以及采用无线数传模块传输数据时产生的问题的解决方案。     

基于ARM9的嵌入式仿人机器人控制系统设计

依据DF-1仿人机器人需要实现的功能,提出了基于ARM9的嵌入式仿人机器人控制系统方案。设计了控制系统的硬件电路,整个系统软件采用模块化设计思想,简化了设计程序,提高了系统的可靠性。     

多孔板微阵列制备机器人系统的设计与研究

设计并研制了一种多孔板微阵列制备机器人系统.该系统机械手采用3自由度移动悬臂式正交结构,利用有限无法对该机械手结构的刚度进行了设计计算.给出了分样头清洗干燥、空气过滤净化、湿度控制的设计方案,建立了控制系统硬件结构和软件功能树.实验结果表明,样机自动化程度高,运行可靠,X、Y轴机械手重复定位精度达到±3.6μm和±2....     

基于D-H参数的爬壁机器人吸附控制系统设计

传统爬壁机器人吸附参量存在同步不对称的问题,导致爬壁机器人吸附控制系统输出控制量精度降低,影响机器人整体控制效果;为了解决爬壁机器人吸附参量不对称问题,提出基于D-H参数的爬壁机器人吸附控制系统设计;基于D-H参数特点,设计系统总体框架,框架共分为硬件与软件两部分;硬件主要利用动态陀螺仪控制器控制处理指令数据,完成处理模块设计;通过无线控制遥感器KJ-F6000X-T6实现控制模块设计;软件部分采用与D-H参数相关的算法对控制程序进行设计;通过实验对比数据表明:提出设计系统具有同步爬壁机器人吸附参量对称性,单次控制量、双次控制量、多次控制量系数分别为0.7、0.6、0.5,符合控制系数标准范围,能够提升系统控制量输出精度。     

基于PLC的神经外科机器人控制系统研究

结合医疗外科机器人的应用环境，在比较不同外科机器人控制系统的特点的基础上，提出了基于PLC的神经外科机器人控制系统的设计方法．根据系统需要完成的任务特点，确定了硬件构架和软件体系．分析了控制系统涉及的几个关键问题，根据临床手术的需求，详细讨论了系统实施的安全策略、提高系统定位精度的措施以及不能采用示教编程控制方式的原因．经过多例临床实验，验证该机器人操作方便、性能稳定，可以弥补医疗机器人系统安全性不高、手术效率低、维护难度大、成本高等缺陷．     

基于32位微控制器的燃料电池驱动机器人系统控制研究

针对野外作业机器人面临的能源动力问题,设计了基于32位微控制器的燃料电池驱动机器人系统.以32位嵌入式微控制器为核心的机器人控制系统可以实时检测燃料电池的能量状态、机器人本体的状态参数,并基于此对机器人姿态、功率需求进行相应调整.介绍了系统的总体方案设计,阐明了硬件设计与软件实现.     

基于DH标定的机器人正向运动学形式化验证

DH坐标系在机器人运动学分析中发挥着重要的作用。在基于DH坐标系构建的机器人控制系统中,机器人结构的复杂性使得构建安全的控制系统成为一个难题,仅仅依靠人工方法可能导致系统漏洞和安全风险,从而危及机器人的安全。形式化方法通过演绎推理与代码抽取实现了对软硬件系统的设计、开发及验证。基于此,本文设计了基于DH标定的机器人正向运动学的形式化验证框架。在Coq中构建了机器人运动理论的形式化证明,并验证控制算法的正确性以确保机器人的运动安全。首先,对DH坐标系进行形式化建模,构建相邻坐标系间转换矩阵的形式化定义,并验证了该转换矩阵与复合螺旋运动的等价性;其次,构建了机械臂正向运动学的形式化定义,并对机械臂运动的可分解性进行形式化验证;再次,本文对工业机器人中常见连杆结构及机器人进行形式化建模,并完成了正向运动学的形式化验证;最后,本文实现了Coq到OCaml的代码抽取,并对抽取的代码进行分析与验证。     

基于运动控制卡的机器人智能切割系统

本文介绍了基于运动控制卡的机器人智能切割系统的软硬件设计。该机器人具有四个自由度,采用三轴联动的工作方式,第三轴可与选定的两轴的运动轨迹保持正切。实验表明该机器人切割系统工作稳定,满足玻璃切割等行业的加工要求。     

基于改进RBPF算法的轮式机器人SLAM导航系统设计

传统的机器人导航系统在复杂的地形环境中常常无法引导机器人躲避突然出现的障碍物,无法精准采集数据。为此提出一种改进RBPF算法的轮式机器人SLAM导航系统,对系统硬件和软件进行设计。系统硬件主要由导航功能模块、底盘驱动模块、控制模块组成,利用RPLIDAR A1型激光测距雷达设计导航功能模块,并设计底盘驱动模块和控制模块。软件设计中,以改进RBPF算法为基础,设计了轮式机器人SLAM导航系统的实现程序,应用算法代入的方式加强了普通轮式机器人导航算法对粒子计算与卡尔曼滤波的敏感程度。实验结果表明,改进RBPF算法在避障和计算误差方面的优势,证明了该系统相比传统避障后的路径选择更便捷,导航错误出现率降低了30%左右。     

六自由度检修机械臂合理路径规划系统设计

为减少六自由度检修机械臂抓取动作花费的时间,设计一种六自由度检修机械臂合理路径规划系统。此次研究的系统硬件部分主要包含主控制器、伺服电机控制器与通信模块。系统软件部分,计算出机器人与障碍物之间的距离,并计算出所有机器人上点与障碍物之间的距离,采用设置虚拟障碍物的创新型人工势场法进行路径规划,避免传统人工势场法的弊端,以保证机器人与障碍物之间有一定的安全距离,以此完成六自由度检修机械臂合理路径规划。实验结果表明,在有障碍的情况下,此次研究的六自由度检修机械臂合理路径规划系统在2~4 min之内就能够完成抓取动作,并且此次研究的系统控制后的关节曲线较为平稳,证明此次研究的六自由度检修机械臂合理路径规划系统具有较好的控制效果,满足了系统设计需求。     

Real-time-based control system for a group of autonomous walking robots

The design target of complex control systems for novel robots with advanced motion abilities is to produce controllers (hardware and software) which are easy to program, re-program and debug. Those systems must be enabled to implement different motion principles with different hardware extensions (actuators, sensors, etc.). This paper introduces the problem of evaluation of hardware architecture together with the hardware type. We use the experience collected during realization of several prototypes of walking machines. The dedicated communication scheme elaborated for an embedded system is addressed in detail. The communication scheme can be used in every other system controlling the walking machine or controlling other robotic device. The navigation principles applied for a group of hexapods are briefly discussed for a better explanation of the functional structure of the implemented control system. The system actions are introduced. The system structure can be used for the control not only of a single mobile robot, but also a robot as a member of a group.     

基于ROS的溯源机器人系统

针对国内外对物联网和机器人相互结合,让机器人更好的服务于物联网展开的相关研究.本文提出了一种基于ROS与物联网的智能机器人系统.硬件上采用stm32传感器节点、树莓派、OpenWRT路由器、Rplidar雷达和C270罗技摄像头等;软件上使用ROS次级操作系统、Contiki、Tensorflow框架、Camshift算法和SLAM算法等;设计实现感知层的数据采集,基于SLAM的自动溯源,语音控制,机器人的物体追踪,物体自动识别以及web端的视频监控、反向控制和感知层数据实时显示等功能;而后搭建相关的试验环境,对系统与设备的相关功能进行测试,验证系统的可行性.