开放式步行机器人实时控制系统研究

步行机器人对控制系统的实时性、扩展性和通用性提出了较高的要求,控制系统的架构设计至关重要,本文设计和开发了基于Linux RTAI的步行机器人实时运动控制系统。该系统采用基于PC+运动控制卡的结构,即PC+PMAC结构。PMAC运动控制卡具有强大的伺服控制功能,可支持不同厂家的驱动器,具有良好的通用性和扩展性。系统软件采用模块化设计方法,利用标准的C++进行开发,运行Linux RTAI实时操作系统。通过对PMAC驱动的实时改造,使得PC与PMAC的实时通信成为可能,允许PC执行复杂的控制算法,提高了对复杂对象的控制能力。本文还给出了步行机器人软件架构和程序实现机制,根据需要可方便进行扩展。     

IBM7535工业机器人控制器的改进

文章针对IMB7535机器人控制系统进行了改进,运用具有开放特征的“IPC＋运动控制卡”的体系结构作为控制器的改进方案;设计了机器人控制系统的硬件和软件的结构组成。详细阐述了基于PMAC—PC和PLC-839两种开放式运动控制卡的控制系统硬件装置的构建过程。经过实验,验证改进后的控制器工作可靠,具有较高的开放性。     

基于PMAC的工业码垛机器人控制特性研究

以工业码垛机器人控制系统及其控制特性为研究对象,设计了一种基于工业控制计算机(IPC)+多轴运动控制卡(PMAC)的模块化分布式控制系统,探讨了工业码垛机器人控制系统的理论建构和工程实现问题,并通过工程样机长时间、多样式的码垛作业实验,证实该工业码垛机器人控制系统能可靠实现伺服控制、路径规划、状态监控和人机界面操作.     

仿人按摩机器人手臂结构设计及改进

仿人按摩机器人手臂是以传统中医按摩理论为基础,结合机器人定位精度高,按摩力量精确可控,动作可准确重复,不会产生疲劳等特点,构建了中医按摩机器人平台。机器人手臂是仿人按摩机器人的关键,在深入研究按摩机器人手臂的工作机理基础上,充分考虑手臂的材料、结构和刚度以及手臂反应的灵活性、稳定性、安全性、拟人化等要求,对大臂、肩关节、肘关节、小臂、手腕等关键环节进行了设计及改进。经过性能对比分析,设计的仿人按摩机器人手臂达到设计要求。     

基于运动控制卡的五自由度机器人控制系统的开发

针对一个五自由度的机械手,设计了基于运动控制卡的控制系统.该系统控制采用的"PC+运动控制卡'开放式方案,利用运动PCI1243U运动控制卡产生脉冲和方向信号.通过Microsift VisualB编辑界程序,实现运动学计算,计算出关节坐标,调用控制卡中的运动函数库,实现对机器人运动实现控制.     

基于运动控制卡的6-DOF切削机器人控制系统设计

针对一个六自由度的切削机器人,设计了基于运动控制卡的控制系统,该系统采用"PC+运动控制卡"的开放式控制方案。在Windows操作系统上,通过Visual C++6.0编辑界面程序,调用控制卡的运动库函数,结合控制卡产生的脉冲信号和方向信号控制步进电机的运转,从而实现对机器人的实时控制。     

弧形轨道目标模拟器运动控制系统设计研究

针对目标模拟器运动速度快、精度要求高的特点,提出了一种基于PMAC的弧形轨道目标模拟器运动控制方法。以“PC+PMAC运动控制器”作为控制系统结构,阐述了运动控制系统的组成和工作原理,分析了运动控制卡的控制算法和参数整定方法,并讨论了用PMAC控制卡实现正弦运动的方法。     

六自由度模块化机器人控制系统设计

针对开放式系统在控制机器人方面的特点,使用PMAC(Programmable multiple-axis controller)运动控制器,基于Visual C++6.0平台开发了一种六自由度模块化机器人控制系统。采用PMAC运动控制器为下位机,完成了硬件系统的设计和搭建,在PC上位机上基于MFC设计了机器人控制软件,实现空间运动学计算、示教等功能。机器人示教实验及定位实验表明,应用PC+PMAC的控制系统可以较好地实现机器人稳定工作,其最大定位误差为0.8392mm,定位精度比较高,这可以较好地满足机器人的工作要求。     

基于PMAC的混联贴片机器人控制特性研究

以四自由度混联贴片机器人控制特性为研究对象,设计了一种基于多轴运动控制卡(PMAC)的运动控制系统,并对混联机器人进行了运动学分析和轨迹规划,描述了其控制流程,最后通过样机进行了验证。使用结果表明,所研制的混联贴片机器人能满足电子封装中的贴片需求。     

仿人按摩机器人手臂的直齿圆锥齿轮建模与运动学仿真

传动机构是仿人按摩机器人手臂的关键部分,结合仿人按摩机器人手臂的特点采用直齿圆锥齿轮传动方式,设计了仿人按摩机器人手臂的传动机构。运用SolidWorks三维建模软件,结合直齿圆锥齿轮齿廓渐开线方程,完成了直齿圆锥齿轮实体造型并实现了模型的参数化。利用ADAMS软件对建立的直齿圆锥齿轮模型进行运动学仿真分析,为齿轮的设计改进以及间隙调整提供了参考依据。实践证明,SolidWorks与ADMAS相结合的方法提高了齿轮的设计效率和传动精度。     

Vision guided dual arms robotic system with DSP and FPGA integrated system structure

Usually, a humanoid robot has two arms and stereo vision system to execute human daily actions. It has complicate mechanism and mechatronics control system structure. The hardware control structure should be planned ingeniously to execute the complicate computation of 3D image processing and manipulate a multi degree of freedom dual arms motion control, especially for mobile robot system. Here a 7 DOF dual arms robot with FPGA hardware control structure and a digital signal processor (DSP) based CMOS stereo vision system are designed and built in our lab. The intelligent fuzzy sliding mode control strategy is employed to establish the visual guided robotic motion control software. This low cost humanoid robotic system has compact control structure and mechanism integration for mobile application purpose. Object detecting and tracking schemes in 3D space were developed for locating the target position and then guided the robot arm to pick and place objects or track the specified moving target. Experimental results show that this delicate robotic system has basic humanoid function.     

仿人机器人头部设计及目标跟踪研究

设计了一种结构紧凑、光机电一体化的机器人头部.该头部具有仿人的3个自由度及外观造型,其颈部基关节采用差动机构,实现了耦合的俯仰和侧摆运动.头部内置2台高速相机,由1台PC处理视觉信息.采用分层控制结构,底层关节FPGA控制器和视觉处理PC分别通过串行总线和以太网连接上层中央控制器.采用了一种简单的基于位置的目标跟踪策略,并结合此策略提出了一种基于虚拟伸缩臂的D-H法求解逆运动学.     

基于PMAC的六自由度机器人开放式控制系统开发

以IPC＋PMAC作为CINCINNATI工业机器人的控制器,设计了一种基于PMAC的开放式机器人控制系统。系统采用双微机分级控制方式和模块化结构软件设计,上级IPC负责路径规划,下级PMAC则实现对各个关节的位置伺服控制和多个关节的协调控制。实践证明这种机器人控制系统运行平稳,具有良好的开放性和扩展性。     

大型17R“加藤一郎”机器人仿人行走控制研究

针对大型17R"加藤一郎"结构双足机器人仿人行走控制问题,从仿人机器人的机械结构、控制系统、步态仿真、动力学参数等方面对机器人的影响进行了研究,采用仿生学原理,参考了人体上、下半身比例特点,对机器人的机械结构进行了设计;对机器人控制系统进行了设计,提出了一种基于DSP+FPGA的主控系统,将多CPU协同工作、分布式远程控制技术应用到仿人机器人行走控制中;利用人类行走过程中各关节的转动参数为输入的控制方法,在ADAMS上进行了步态行走试验,分析了动力学参数对机器人步态的影响。研究结果表明,以人类行走方式控制机器人步态行走,机器人行走步态稳定可行,可应用于大型双足步行机器人步态行走控制。     

基于强化学习的机器人手臂仿人运动规划方法

面向人-机器人交互共融环境对机械臂仿人运动规划的重大需求,本文提出了一种基于强化学习的机器人手臂仿人运 动规划方法。 首先,基于人体手臂的结构特征,设计了体现机械臂运动特性的肩夹角、肘夹角和腕关节运动角,并采用正态性和 相关性分析方法,对 VICON 运动捕捉系统获取的人体手臂运动数据进行分析,以获取人臂运动特性规则。 然后,根据不同的运 动特性规则,设计对应的回报函数,并采用强化学习方法进行机械臂仿人运动模型的训练。 最后,搭建机械臂仿人运动平台,实 验统计仿人运动的成功率为 91. 25% ,验证了所提规划方法的可行性和有效性,可用于提高机械臂运动的仿人性。     

开放式点焊机器人控制系统设计

为解决封闭式控制系统带来的弊端,结合现场焊接机器人技术要求,设计了开放式点焊机器人控制系统,提供了分层式体系与结构化功能模块.多轴运动控制器(PMAC)用于实现机器人运动学算法,伺服放大器采取速度模式控制方式,位置环算法由PMAC完成,速度环算法在伺服放大器中完成,并实现了离线编程与三维仿真.研究结果表明:分层式系统结...     

一种人形机器人气动导航主动控制系统

为解决人形机器人导航控制智能化水平较低,自适应程度不高的问题,设计了一种基于北斗导航的人形机器人气动导航主动控制系统。建立了人形机器人运动学数学模型,研发了机器人气动导航控制系统,通过国家2000坐标下导航实验,对模型和系统进行了实验验证。结果表明:建立的运动学数学模型和导航控制算法是合理的,研发的气动导航主动控制系统可满足人形机器人的气动导航主动控制要求,有效提升了人形机器人导航控制的智能化程度。     

肌电信号控制仿生手的研究

研究的目标是利用肌电信号实时控制仿生手的运动。使用所设计的系统，实现了肌电信号采集、处理和对所设计的仿生手的控制。通过试验验证了肌电信号的统计特性，用不同操作者的不同肌肉来控制和训练仿生手抓物体，试验结果表明仿生手的失误率小于0．5％。