通用步进电机控制模块及其在机器人中的应用

<正> 和简易数控机床一样,步进电机在经济型机器人中有着广泛的应用。但是关节型机器人一般具有5～6个独立驱动轴,各关节的运动速度变化范围较大,特别是手把手示教再现型工业机器人,在单位采样时间里的速度与位移变动更难预料,若像简易数控那样对5～6个电机的驱动系统都用软件方法进行环配,计算机在各个电机的环配与速度协调控制方面将占用很多     

可穿戴式人体姿态检测系统设计

针对临床康复中人体关节活动度检测评估和康复机器人动作示教不方便、训练参数设置繁琐等问题,设计一种价格低廉、运动数据采集方便直观的人体姿态检测系统。系统采用MPU6050惯性测量单元,利用I~2C通信实现多通道传感器数据的采集上传,在上位机LabVIEW环境下基于互补滤波算法实现人体关节角度的检测。通过与某公司生产的三维步态分析及运动训练系统进行比对,证实此系统准确可靠,并利用此系统进行卧式下肢康复训练机器人示教动作采集,实现了机器人示教功能。     

仿人机器人步态平衡泛化模型的建立与仿真

通过人体示教计算零力矩点(zero moment point, ZMP),并通过补偿关节角度对其矫正的方法可以解决机器人步行不稳定的问题,但仍存在算法复杂度过高等问题。本文提出一种人体示教与机器学习相结合的方法,基于支持向量回归算法建立机器人的步态平衡泛化模型,通过该模型可以实现对模型输入人体示教的关节角度和ZMP信息后直接得到经稳定性补偿的关节角度,并以此驱动机器人完成步行动作。引入鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)优化模型的参数以使模型得到最优的泛化效果,完善步态平衡模型的性能。WEBOTS仿真平台下,使用模型输出的补偿后的关节角度驱动NAO机器人,其动作自然、稳定且算法复杂度较低,验证了本文方法的可行性。     

PJ-1喷漆机器人的微机控制

本文介绍了我国第一台微型机控制的多关节,电液伺服型喷漆机器人 PJ-1 的计算机控制系统的原理及软件。该系统以一台八位通用微型机为基础构成控制器。在单用户、多任务实时操作系统的支持下,采用软磁盘作为作业内容存储器,并把绝对位置量和采样间隔内的位移量进行组合存储。从根本上解决了喷漆机器人因作业记忆容量大带来的存储限制、     

基于Kinect的类人机械臂关节运动直接示教

针对人机自然交互技术研究中人臂与机械臂的关节映射问题,提出了一种7自由度类人机械臂关节运动直接示教方法.该方法利用Kinect获取笛卡儿空间内人臂特征点的空间位置坐标,研究了一种基于肘部约束的冗余7自由度人臂逆运动学解法,求解得到关节角度数据.为解决由于Kinect对人臂追踪性能限制所造成的机械臂抖动问题,提出了一种滤波方法来平滑处理机械臂的关节运动轨迹.最终,通过搭建基于Motoman类人机器人的实验平台并开展相应实验研究,验证了所提方案的可行性与有效性.     

具有磁带读写功能的扩充CDOS—周期调制法在CROMEMCO微型机上的应用

一、前言 周期调制法是一种使用盒式音频录音机记录数据的新方法,与通常的频率调制法相比,传输速度提高了5—10倍,使普通音频录音机可以作为微型机的一种大容量、低价格的辅助外存贮设备。在目前软磁盘供应不足的情况下,盒式录音磁带不失为一种较为理想的记录程序与数据的存贮介质。 为了使用户能方便地执行与读、写磁带有     

TRS-80磁带编辑/汇编程序的录制方法

TRS-80微型计算机提供磁带编辑/汇编程序(EDTASM)和监视、纠错、调试程序(TBUG)。在使用时,保留一个付本是很有必要的。通常采用的方法是用高质量的录音机进行转录。这种方法对录制条件要求比较苛刻,易受录音机噪音的干扰,造成转录失败。本文提供一种直接在TRS-80 Ⅰ型微型计算机最小系统上(16K内存的主机、显示器和盒式磁带机)录制编辑/汇编带的方法。编辑/汇编程序是一种用机器语言写的程序,可以用TBUG的录制命令加以录制。但是,     

超前采样时间迭代学习的下肢康复机器人轨迹跟踪控制

为了实现下肢康复机器人在康复训练过程中高精度的末端轨迹跟踪控制,提出了一种利用超前采样时间的鲁棒自适应迭代学习控制方法。所述超前采样时间迭代算法,是指利用之前运行批次在t+Δ采样时刻的髋膝关节力矩输出,优化调整下一次运行时刻t处的关节力矩给定。仿真结果表明,采用超前采样时间迭代控制,末端轨迹误差具有更快的收敛速度和跟踪精度,并且具有较好的抗干扰性能。     

基于粒子滤波的智能机器人定位算法

自主定位是智能机器人的关键性技术。针对轮式智能机器人在使用里程计、激光雷达进行定位过程中存在较大误差的问题,联合双目摄像机和激光雷达数据,提出基于粒子滤波的自适应蒙特卡洛(AMCL)优化定位算法。预测阶段,利用双目摄像机和激光雷达数据改善提议分布,减少滤波过程中重采样的粒子数,用更少的粒子数来估计机器人的后验概率分布。在激光雷达匹配点云时,提出一种分组阶梯式阈值判断法,在不降低点云匹配效果的情况下,有效降低现有的迭代最近点(ICP)匹配算法的计算量。为了验证改进算法的性能,在四轮智能机器人平台上进行实验。结果表明:改进的AMCL优化定位算法可以有效提高机器人的定位精度,具有较好的实用性。     

桥型移动龙门式仿形喷涂生产线

国内外的生产实践表明 ,对于多品种、大批量、具有柔性的生产线 ,采用自动喷涂是发展的趋势。机器人自动喷涂的质量优于手工喷涂 ,而对于生产线上与传送链同步运行的大尺度浅弧面工件 ,如卡车驾驶室、客车车身等 ,采用关节型机器人自动喷涂 ,因示教较难、喷涂占时长 ,作业不理想 ,并且需用多台机器人 ,占地大 ,所以采用龙门式仿形喷涂是理想的选择。国内首创的桥型移动龙门式仿形喷涂机由顶喷、侧喷、龙门行走机构和控制系统组成。主要技术参数 :结构型式移动龙门桥式驱动轴数４个驱动方式变频调速电机控制方式ＰＬＣ编程方式编程盒 (示教盒…     

基于自适应UKF算法的小球位置的预测

针对足球机器人比赛过程中,小球位置预测精度不高的问题,提出自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF,adaptive unscented Kalman filter)算法。该方法利用新息的协方差匹配技术设计模糊控制器,实时调整量测噪声方差,抑制滤波器的发散;根据滤波值与真实值之间的误差来调节采样点到中心点的位置,修正采样策略,分析初始状态对UKF算法的影响,给出UKF算法初始状态的选择公式。最后通过摄像机获取球在一般滚动和连续碰撞情况下的几组图像验证AUKF算法对球的位置预测的精确性和可行性,提高小型足球机器人比赛决策的合理性。     

基于强跟踪滤波的机器人运动轨迹控制系统设计

机器人运动信息采集的抗噪性较差,导致系统运动轨迹与实际轨迹不符,轨迹控制效果较差。因此提出基于强跟踪滤波的机器人运动轨迹控制系统设计。系统通过软硬件协同工作,实时控制机器人轨迹。采用IPM电机驱动控制系统硬件结构,根据指令和感知信息,采用多CPU结构控制方式,控制一个机器人关节运动。使用PCI9052接口控制PCI-485接口卡,实现了上下位机之间通讯。以TMS32OF240XDS为核心,设计DSP控制器,完全分离程序空间与数据空间。在软件设计方面,通过CAN-TTLG单片机光隔离超远程驱动器,使系统具有一定抗噪能力。构建机器人运动方程,引入强跟踪滤波弱化因子,计算运动轨迹偏差,并对机器人运动控制进行重力补偿,由此设计轨迹控制流程,完成机器人运动轨迹控制系统设计。实验结果表明,该系统运动轨迹与实际轨迹相符,且轨迹控制效率较好,具有良好控制效果。     

基于不确定度评价的Kinect深度图预处理

针对应用在机器人三维(3D)场景感知测量中,Kinect深度图的联合双边滤波(JBF)存在降低原始场景深度信息精确度的制约性问题,提出一种新的预处理算法。首先,通过构建深度图的测量和采样模型,得到深度图的蒙特卡罗不确定度评价模型;其次,依据该模型计算得到深度值估计区间,实现噪声点与非噪声点的判定及滤除;最后,利用估计区间均值完成噪声点的修复。实验结果表明,该算法在噪声滤波的同时保证了非噪声的不变性;非噪声的不变性以及基于估计均值的噪声修复使原始深度梯度具有不变性;与联合彩色深度图的双边滤波相比,预处理结果图物体边缘轮廓清晰不变且其均方误差降低了15.25%~28.79%。因此,该预处理算法达到了提高三维场景深度信息精确度的目的。     

基于自动抑制的传感器欠采样CT影像降噪方法

提出了一种基于自动抑制的传感器欠采样CT投影域奇异值点抑制方法。为因传感器感应不足造成的短穿透距离和异值噪声较多的投影数据区域进行判定,之后依据判断的异值点自动选择合理阈值,并进行滤波,从而减少了经验值设置,提高了程序自动化抑制噪声的程度,并使得图像统计分布更趋于非平稳高斯分布。经过模拟仿真验证得出：该方法对因低剂量CT扫描造成的欠采样噪声,尤其是对设备老化和因经验设置造成的过大过小滤波问题具有很好的处理效果。     

粒子滤波与ORB特征检测结合的移动机器人定位算法

针对机器人绑架后的重定位问题,提出了将粒子滤波与图像ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)特征匹配结合起来的全局定位算法。机器人被绑架后,由运动模型预测产生的粒子集将不能正确估计机器人位姿。方法通过加入相机观测结果来修正粒子集。首先基于相机图像ORB特征匹配检测机器人所在区域,然后在相机关联的栅格子地图内撒粒子,最后通过粒子滤波的观测更新和重采样使粒子逐渐收敛实现重定位。实验证明:本文方法能够解决机器人绑架问题,在时间效率上优于加入随机粒子的自适应蒙特—卡罗定位算法,且具有更低定位误差。     

基于预测型间接迭代学习的SCARA机器人轨迹跟踪控制

SCARA机器人是一个强耦合、多输入多输出的非线性系统,运行时较易受外界干扰的影响,而且传统比例-积分-微分(PID)反馈控制器的轨迹跟踪精度较低。针对上述问题,设计具有前馈作用的预测型迭代学习控制器(A-ILC)。利用运行批次在采样时刻t+Δ处的误差输出信息,优化调整下次运行在采样时刻t处双闭环PID反馈控制器的角度。仿真结果表明,与仅采用双闭环PID反馈控制器相比,采用所设计的控制器能明显减小机器人末端的轨迹跟踪误差。     

用高阶多项式插值解决机器人运动轨迹规划中的约束问题

引言机器人运动轨迹轨迹规划就是根据机器人要完成的一定的作业来设计机器人各关节的位移 ,速度和加速度对时间Ｔ的运动规律。机器人的ＰＴＰ(ＰｏｉｎｔＴｏＰｏｉｎｔ)运动所要解决的两个问题是 :一、规划运动轨迹时 ,必须设法避免出现机构的奇异点问题。二、为了让机械手从起始位置到达终点 ,在这之间要经过多少个点 ,在这些中间点之间 ,关节如何运动。Ａｓｐｉｎｗａｌｌ提出脉冲构造方法 ,将机械臂的点位运动控制归结为非线性两点边值问题求解 ,Ｊａｎｋｏｗｓｋｉ引入逆系统方法 ,利用状态反馈和动态补偿得到解耦线性系统 ,这些方法比…     

基于RANSAC和Kalman滤波的足球机器人球速估计算法

针对中型组足球机器人如何有效地估计足球速度的问题,提出了一种基于Kalman滤波和RANSAC算法的新方法。首先对存储的若干帧足球位置信息作Kalman滤波,接着利用这些足球位置信息,建立若干个可能的足球速度模型并运用随机采样一致(RANSAC)算法选出最优的速度模型作为速度值。实验结果验证了该算法的有效性,同时由于RANSAC算法可以有效地去除外点的干扰,因此当足球位置信息具有较大噪声时,该方法可以较准确地估计足球的速度,较以往球速估计的算法具有更高的鲁棒性。     

基于不同重采样算法的RFID指纹定位

为满足移动机器人精确定位的需求,提出一种基于不同重采样算法的粒子滤波指纹定位法。定位阶段首先利用机器人运动学建立运动模型作为粒子预测分布, 并将当前的观测信息和环境指纹融入, 以改善滤波效果, 减少所需粒子数;然后给出精致重采样(ER)算法,以提高粒子的细化能力,减少粒子匮乏效应并提高定位精度;最后分析不同重采样算法对定位精度的影响,且从不同的实验角度进一步验证定位算法的精确性以及可靠性。实验结果表明, 该算法在定位精度和鲁棒性方面都有显著提高。     

基于相机空间点约束的机器人工具标定方法

工具标定就是确定工具坐标系相对于机器人末端坐标系的变换矩阵,但传统的解决方案是通过人工示教点约束的方法,为此提出一种基于视觉相机空间的自动工具标定方法。在末端工具上增加特征点如圆环标志,利用相机建立机器人三维空间与相机二维空间之间的关系,通过自动的三维空间视觉定位,实现对圆环标志的中心点的点约束,视觉定位不需要相机的标定等繁琐过程。基于机器人的正运动学和相机空间点约束完成工具中心点(TCP)求解。重复实验的标定误差小于0.05 mm,实验的绝对定位误差小于0.1 mm,验证了基于相机空间定位的工具标定具有较高的可重复性以及可靠性。