LPG球罐检测爬壁机器人远程控制技术研究

针对LPG球罐检测爬壁机器人远程控制的技术需求,研制了一种基于WiFi的无线远程控制系统,包括爬壁机器人机载系统和上位机监控系统。其中,基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103型单片机开发爬壁机器人机载控制系统,通过WiFi方式与上位机监控系统通信,利用PWM控制方式驱动爬壁机器人电机转动;基于Visual Studio平台中的MFC框架设计上位机监控系统,采用C/S架构,利用TCP/IP协议传输数据。经实验验证,该系统能够较好地实现对爬壁机器人转向、定速和定距的远程控制。     

罐体爬壁机器人控制系统硬件设计

通过对罐体爬壁机器人动作原理的研究分析,设计了一种由CAN总线网络构成的控制系统。系统采用施耐德公司新型一体化驱动电机以及具有较高防护等级的远程输入输出模块,满足了爬壁机器人的控制要求。描述了爬壁机器人的动作原理,着重叙述了系统的硬件选型以及工作周期内电机控制方案。     

用于玻璃幕墙现场检测的爬壁机器人的研制

介绍了一种用于玻璃幕墙现场安全检测的双腔体负压爬壁机器人．该机器人基于负压吸附原理,能够在玻璃壁面上自由移动并通过检测设备对玻璃进行安全检测。提出了全隐框玻璃幕墙检测方式的总体方案．并详细论述了机器人的机械结构、安全检测方案以及控制系统。通过机器人爬墙实验以及振动检测实验验证了将爬壁机器人用于幕墙玻璃安全性现场检测的合理性。     

基于LPC2103的仿壁虎机器人控制系统设计

仿壁虎机器人要实现空间三维表面运动能力,对控制系统的智能微小化具有更高要求。本文基于大壁虎的结构和运动特点,设计了一种仿壁虎机器人,其硬件采用以LPC2103为核心的机器人控制系统,利用该芯片的4个定时器,产生12路PWM波控制机器人各关节运动,同时与设计的无线通信模块组成完整的仿壁虎机器人运动控制系统。实验结果表明,仿壁虎机器人的12自由度关节运动控制平稳,能够实现稳定爬壁运动。该仿壁虎机器人控制系统在实时计算能力、存储容量、外设扩展性以及小型化上都有着较好优势。     

基于STM32的四轮爬壁机器人路径跟踪控制系统

针对爬壁机器人在钢制壁面爬行运动时难以动态设置路径和实时跟踪路径的难题,设计了一种灵活设定、实时跟踪路径的爬壁机器人控制系统。系统由主控制电路和从控制电路两部分组成,主从控制电路以STM32为控制核心,两者之间采用无线通信,利用MPU6050解算竖直平面内角度信息,联合光电鼠标确定当前坐标,将所有的信息加以融合并采用增量PID算法和滤波处理,控制电机使爬壁机器人在竖直平面内按照预设轨迹路径运动。实验结果表明,爬壁机器人在壁面运动时吸附稳定可靠,运动控制系统灵活,可以实时地跟踪输入轨迹,误差在±8%以内。     

模块化可对接爬壁机器人

针对单体爬壁机器人越障能力低而多关节爬壁机器人壁面运动能力差的问题,提出了一种具有对接能力的模块化电磁吸附爬壁机器人设计。主要介绍了单体吸附爬壁模块、越障关节结构设计以及爬壁机器人的控制系统设计。该机器人的单个模块能够独立吸附行走,而多个模块对接后则能利用越障关节完成壁面越障。实验证明此种模块化可对接爬壁机器人爬壁性能良好,不仅能在壁面进行越障,且能够在单目视觉系统导引下实现壁面对接和分离。     

气动多吸盘爬壁机器人

介绍了一种气动爬壁机器人的原型设计,该机器人新颖之处在于采用多个吸盘组成的吸附机构和气动柔性驱动机构,它可以在玻璃面上和平整的金属表面上蠕动爬行。主要阐述了爬壁机器人关键结构的设计、安全性分析、控制系统和运动实现。     

基于MEMS微型爬壁机器人自主控制系统设计

介绍了一种基于MEMS永磁轮式微型爬壁机器人。研究多种因素限制条件下微型爬壁机器人自主控制系统硬件和软件的设计方法。控制硬件主要包括微控制器、电磁微马达驱动器、无线收发器、电源管理、微型摄像头等模块。设计基于嵌入式实时操作系μC/OS-II的模块化控制程序,对爬壁微机器人不同行为的控制方法进行了研究,包括运动控制、能源监测、图像采集、无线传输等。制作了相应的原理样机,通过实验证明了所设计控制系统的可行性。     

基于ROS的爬壁机器人控制系统设计

大型压力容器探伤作业中,存在效率低、危险性高、成本高等问题,为提高自动化和智能检测水平,研制出一款爬壁机器人进行探伤检测.该爬壁机器人基于机器人操作系统(ROS)进行系统软件开发,以开源硬件Beagle Bone Black为核心搭建硬件平台,采用永磁吸附式移动平台搭载探伤检测仪器方式,对工件进行无损探伤检测作业.现场试验结果表明,爬壁探伤机器人可以替代人工进行探伤作业,控制系统性能良好、稳定,能够实现对机器人的精准控制,有效探伤速度可达40 mm/s,兼具有人机界面友好、智能化水平高、易于扩展等特点,极大地提高了作业效率,并降低了作业风险.     

电磁技术的“章鱼”爬壁机器人的研究

针对高空抢险救灾作业,墙体清洗,石化管道外壁检测等实现起来难度较大,设计了一种"章鱼"爬壁机器人。该机器人主要由机器身体、机器足、机械手爪、摄像机等组成。论文对机器人的左右足进行了有限元分析,分析出吸附机构在液压杆的过渡处应力最大,对机器人的选材提供了理论支持。与此同时,论文对机器人的控制部分的组成进行了分析,其结果能够有效的满足机器人的运动。该爬壁机器人的设计为爬壁机器人的研究提供了参考作用。     

一种水下机器人的水面平台控制系统设计

针对水下机器人进行水下检测时的实时控制和监控问题,对水下机器人的推进器结构、运动方式、通讯方式、机体状态显示方式、运动控制方法等方面进行了研究,对水下机器人实现高效水下检测所需的各功能需求进行了归纳,提出了一种基于Lab VIEW的ROV水下机器人的水面平台控制系统,利用实验水池对水下机器人的人机交互界面和摄像头拍摄图像进行了测试。研究结果表明,该系统能实时监测水下机器人的各项性能数据,能够实现通讯连接、机体状态显示、运动控制等多项功能,实时控制响应迅速,实时监控效果好。     

一种履带式移动机器人的控制系统设计

针对一辆无刷电机驱动的履带式移动机器人BHTR-1,对其包括运动控制系统、信息检测系统、无线遥控系统等各部分在内的控制系统进行了设计。运动控制部分采用以DSP LF2407A为主控芯片、以无刷电机专用芯片MC33035和驱动桥MPM3003为电机驱动控制的方案;信息检测系统采用红外传感器来检测环境障碍信息,并安装无线视频设备用以监控机器人运行环境;无线遥控系统采用摇杆式脉宽比例调节方式来实现对机器人的调速及其他运动控制。     

基于惯性冲击原理的3DOF微小型机器人系统

提出一种由4组压电陶瓷驱动器驱动的微小型移动机器人系统.基于惯性冲击原理,4组压电陶瓷驱动器在不同形式锯齿波电压的驱动下,能够实现机器人2个平动运动自由度和一个旋转运动自由度.基于DDS波形发生原理,为机器人设计了由C8051F040高速单片处理器、FPGA和功率放大器所构成的机器人驱动控制系统.机器人运动性能测试试验表明,提出的微小型移动机器人统具有亚毫米级的运动速度和亚微米级的运动分辨力,可以作为微操作系统中的移动式精密定位机构.     

基于PSoC的智能吸尘机器人控制系统的设计

主要研究了基于PSoC片上系统的智能吸尘机器人控制系统的设计，详细论述了控制系统的组成，推导了机器人的运动控制方程，设计了传感器检测电路。该控制系统灵活运用PSoC片上系统内部集成的PWM模块、计数模块和定时模块等来完成机器人的运动控制，通过运用红外传感电路和机械结构相结合的方法来检测外部环境信息。     

一种球形探测机器人运动控制系统的设计

针对球形探测机器人,设计了一种运动控制系统。系统中远程操作计算机提供任务规划服务,并实时监控机器人的运动状态。球载控制系统解析运动控制指令,并驱动控制机器人运动。试验验证了本文所设计的运动控制系统的可行性。     

浅析BigDog四足机器人

根据BigDog四足机器人目前已经公开的技术资料,对BigDog机器人的整体概况和主要核心技术点进行了分析。机械系统重点分析了BigDog的结构特性和运动特性,以及由此产生的高功率密度问题;通过剖析BigDog液压驱动系统基本构成,发现结构仿生的缺陷限制了BigDog机动性能的进一步提升。研究表明,复杂地形条件下BigDog的运动控制首先取决于姿态的检测和地形的感知,姿态安全是BigDog实现持续纵向运动的前提条件。基本行走控制算法研究表明,液压系统的输出特性,能良好地满足BigDog的动力需求;通过几种典型的运动状态分析,对BigDog的控制实现过程进行了诠释。因非结构化环境移动机器人的智能性主要取决于导航系统的设计,故重点分析了BigDog的导航系统,特别是全自主导航部分。最后结合课题组四足机器人的研究经历,对四足机器人的研发提出了一些建议。     

室内自主移动机器人系统设计

提出了一种室内自主移动机器人系统设计方案,以代替人完成家务劳动、物品搬运及资料传递等任务。该系统以先验地图信息为基础,结合传感器所采集的信息建立相应的环境模型,使机器人能够自主完成最短路径规划、障碍检测和运动控制等功能。机器人的行进速度和角度数据通过无线芯片nRF24L01实时传送给上位机进行分析处理,分析后再将控制指令反馈给机器人执行,以调整机器人的运动姿态。仿真测试表明:所设计的系统稳定可靠、实现了预期的设计目标。     

实时修正偏移量的循迹机器人控制系统研究

提出一种循迹机器人控制系统,通过实时修正机器人坐标与理想运动轨迹之间的偏移,实现机器人快速、有效的循迹。首先,采用粒子群优化算法规划理想运动轨迹;其次,根据正交落地码盘与陀螺仪实时获取机器人坐标及运动轨迹,经与线性化的理想运动轨迹比对,确定偏移量及方向;最后,将偏移量修正转化为机器人运动速度控制,从而实现了高精度闭环运动控制。实验结果表明,基于该控制系统搭建的机器人平台,线性化的理想轨迹和实际轨迹比对的最大偏差值为50.0 mm,在此偏差值内,实时修正偏移量,机器人能够自动回到线性化的理想轨迹上运行,且运行平稳、舒展,完全保证了机器人所要求完成的终点任务,与现有循迹机器人控制方法相比,提出的循迹机器人控制系统实现了较高精度的循迹与定位。     

重载复合机器人自导引纠偏PID算法与实验研究

针对重载棉桶搬运专用复合机器人纠偏控制过程存在的问题,对复合机器人本体机构、纠偏控制系统组成、纠偏控制关键电子检测元件、PID控制算法进行了阐述,对棉桶搬运专用AGV的电子纠偏原理、电子纠偏PLC实现方法、纠偏控制模型进行了研究,探讨了采用PID算法理论实现自导引车实时纠偏的控制方法;建立了AGV运动纠偏数学模型,运用Matlab软件进行仿真,获得PID纠偏算法响应曲线规律;设计了现场实际测试原理与方法,并进行实验样机的现场实地运行与测试,获得AGV运行实际轨迹与磁条中心线轨迹的偏差数据。研究结果表明:PID纠偏算法能够稳定快速地校正AGV的轨迹偏差,纠偏过程无超调、无振荡,纠偏精度≦±10 mm,达到国标设计规范要求,复合机器人整体运行平稳可靠。     

轮式机器人多路超声波避障系统设计

在多传感器智能轮式机器人设计中,实时测距、避障并获取环境信息的传感器系统是非常重要的一部分。介绍了一种基于Atmega128单片机的多路超声波探测及运动控制系统,对系统原理、软硬件设计方法、存在的问题进行阐述。此系统在自行设计的轮式机器人得到应用,通过实验验证了该系统的工作特性。