一种机器人末端制孔接触式法向找正技术研究

针对飞机自动化装配中对机器人自动制孔设备的控制要求,设计出一套以工业机器人为载体,基于压力脚压紧条件下的法向找正机构。该机构基于多平面方程利用最小二乘法标定传感器初始位姿,采用新型接触式传感器测量产品表面数据, 精确计算当前刀具与产品表面的法向夹角;研究机器人找正算法,建立法向找正数学模型,计算出机器人需要到达的姿态,将数据发送到机器人控制器驱动机器人精确运动到正确位置,实现末端执行器上刀具与产品表面的法向重合。通过实验验证,该套系统末端制孔垂直精度在0.3°以内,完全满足航空标准0.5°的要求,提高了制孔质量。     

基于大数据聚类的工业遥操作机器人位姿定位控制系统设计

针对工业遥操作机器人位姿定位过程中难以同步控制位置和姿态角,导致位姿定位准确性较差的问题,利用大数据聚类技术,从硬件和软件两个方面优化设计工业遥操作机器人位姿定位控制系统。通过位姿传感器的改装,保证传感器设备能够同时测量机器人位置与姿态,改装定位控制器和驱动器。在系统硬件的支持下,考虑机器人组成结构、运动原理和动力学理论,构建机器人数学模型,在该模型下模拟机器人遥操作过程,确定机器人位姿的定位控制目标。实时采集机器人位姿数据,利用大数据聚类技术计算定位控制量,在控制器的约束下,实现系统的位姿定位控制功能。通过系统测试实验得出结论：综合多种类型的运动情况,在优化设计系统的控制下,机器人的位置误差平均值为4.5mm,姿态角控制误差为0.04°。     

双目机器人工具末端姿态自动测量算法研究

针对标定过程中工业机器人工具末端姿态测量精度低的问题,提出了一种基于改进最小二乘法的双目机器人工具末端姿态测量算法。为了减少噪声对拟合收敛性的影响,提高拟合的精度和速度,该算法融合“邻域加权平均法”的去噪原理,结合空间解析几何理论和最小二乘法,对双目相机测量得到的点云数据进行筛选和特征提取。利用拟合模型完成点云数据的轴线拟合,实现对末端姿态的自动测量。实验表明,该算法相比传统姿态标定算法的测量精度提高 0.2°,保证了工业机器人的标定精度,在工业上具有较强的应用价值。     

多通道压力传感器多参数自动测试系统设计

设计了一种压力传感器自动测试系统,可实现对多路传感器和多个参数的自动切换测量.通过设计的多功能矩阵开关电路配合一台高精度数据采集器,实现选通切换与测量;采用LabVIEW设计上位机软件,实现标定数据、温度补偿数据、时漂数据显示以及计算、报表功能.实验证明：该系统可同时进行90只压力传感器的桥路电压、电阻、电流等参数测量,满足精度为1％～0.1％压力传感器批量产品检测与检定的多种测试需要.     

基于MEMS惯性传感器的机器人姿态检测系统的研究

提出了一种基于MEMS惯性传感器的机器人姿态检测系统,并对检测系统的原理,组成以及数据采集进行了研究.并对陀螺仪和加速度计的影响因素进行说明,利用硬件对采集的数据进行滤波处理.通过卡尔曼滤波方法实现数据融合,充分地利用惯性传感器的信息,从而有效地提高姿态检测系统的检测精度.仿真试验表明了卡尔曼滤波方法对于提高检测精度是切实有效的.在实际的试验中也取得了很好的效果,并应用于实际的机器人姿态检测.     

仿人机器人足部姿态实时感知系统

针对复杂环境下仿人机器人稳定控制的要求,设计了基于MEMS惯性传感器的仿人机器人足部姿态实时感知系统.同时,提出了基于惯性传感器和足部力传感器信息的系统累积误差校正方法,用于解决由于噪声、漂移和积分算法而带来的累积误差问题.该系统能够实时精确的输出仿人机器人的足部姿态信息,为仿人机器人的稳定控制提供关键依据.该校正方法能够有效的消除系统的累积误差,提高系统的测量精度.最后在仿人机器人BHR-2上对该系统的可行性和有效性进行了实验验证.     

自动挤牛奶系统

日本最近开发了自动挤牛奶系统.本文将对其系统组成及工作情况作一简要介绍.自动挤牛奶系统包括如下部分:1.自动挤奶机器人:该机器人能在轨道上移动,机器人上装有检测乳头位置的传感器和能够安放挤奶杯的机械手.2.挤奶室:在其中进行挤奶作业,系统中一般有2～3间挤奶室.3.电脑:不但控制自动挤奶机器人的动作,而且存储有各头奶牛的有关数据.自动挤牛奶系统的外观如图1所示.     

基于MEMS惯性传感器的机器人水平姿态检测系统设计

本文以Robocon2009亚太机器人大赛国内选拔赛为背景,研究了基于MEMS惯性传感器的机器入水平姿态检测与处理系统设计。在本文中,机器人指双轮差速小车,姿态信息包括俯仰角和横滚角。我们采用多处理器和模块化的设计思想,整个系统以数字信号处理器TMS320F2812为核心处理器,分别以双轴加速度计ADXL202E和石英角速率微机械陀螺HZI-100-100C作为机器人内部传感器,实现机器人静态和动态环境下的姿态测量,并开发了基于MATLAB GUI的串口数据接收与处理软件。     

除冰机器人的多传感器高效融合障碍测距方法研究

障碍物测距是高压输电线路自主除冰机器人的关键技术之一;针对220 kV输电线路除冰机器人的结构特点,提出了一种基于障碍物距离信息融合检测方法;首先根据障碍物分布情况设计了除冰机器人多传感器检测系统的结构,建立了障碍物信息融合系统模型.然后根据障碍物信息状态模型的非线性特点,对传感器获取的异步测量数据进行同步处理,再应用改进的多传感器信息进行滤波和融合,并与单个传感器的结果相比较,实验结果研究表明:该方法能有效地融合不同传感器的信息,具有更高的测距精度和更快的收敛速度.     

基于循环队列的磁梯度张量测量数据同步技术设计

在磁梯度张量测量中,梯度传感器的姿态发生变化会导致所测的磁场梯度产生较大的波动,影响对异常数据的解释与反演.要利用惯导系统测得的姿态信息对传感器测量的张量数据进行校正,必须保证惯导数据与张量数据在采集时间点上严格一致,针对这一问题,设计一种软硬结合的张量梯度测量系统数据同步采集技术,在硬件方面,设计了以秒脉冲(PPS)为基准的硬件采集触发方式;在软件方面,引入了循环队列缓冲机制,对惯导数据和张量数据进行融合处理.实验结果表明:依据所叙设计方案的系统能够很好地对梯度传感器进行姿态校正.     

基于ARM的建筑能效数据采集机器人设计

设计了一种应用于建筑能效数据采集的室内履带机器人。该履带机器人在室内环境中通过无线传感器网络和惯性导航系统联合定位的策略,到达目标位置采集无线传感器结点信息,最终完成建筑物内部的建筑能效数据采集任务。采用ARM系统的设计方案,使用电子罗盘、加速度和转速等传感器,结合无线传感器网络的RSSI技术实现了机器人的行驶和定位功能。     

基于移动机器人的无线传感器网络数据收集方法

稀疏无线传感器网络中各传感器节点距离较远,而传统的静态数据收集方法要求各传感器节点直接通信,导致网络延迟时间长,能耗高。针对该问题,提出一种基于移动机器人的无线传感器数据收集方法。该方法首先由静态节点选择与路径最短的移动机器人作为簇头,移动机器人比较一定周期内检测到的邻居节点的平均剩余能量与整个网络传感器节点平均剩余能量,根据比较结果决定其是否移动,若移动则采用范围可控的随机移动策略;当移动机器人移动到新位置时,传感器节点更新路由,选择新的移动机器人作为簇头。仿真结果表明,与传统的静态无线传感器网络数据收集方法相比,基于移动机器人的无线传感器网络数据收集方法大大降低了数据传输延迟和节点能量消耗。     

语义地图导航的智能化服务机器人研究

基于语义地图导航的智能化服务机器人系统,以搭载深度相机和二维激光雷达的差分轮智能车的形式呈现。系统以树莓派作为主控制器,利用OpenCR控制电机驱动和辅助驾驶传感器,通过ROS机器人操作系统将机器人控制器、智能信息处理模块和各类传感器融合成一个有机整体。所构建的机器人系统在服务过程中,通过感知周围环境、收集数据完成静态、动态物体的辨识,然后结合二维地图数据完成目标检测和语义地图的构建。为了提升系统智能化程度,配合深度推理神经计算棒,并结合Mobile Net网络架构下的SSD目标实时检测算法,提高了视觉感知的实时程度以及准确性。     

The effect of motor action and different sensory modalities on terrain classification in a quadruped robot running with multiple gaits

Discriminating or classifying different terrains is an important ability for every autonomous mobile robot. A variety of sensors, preprocessing techniques, and algorithms in different robots were applied. However, little attention was paid to the way sensory data was generated and to the contribution of different sensory modalities. In this work, a quadruped robot traversing different grounds using a variety of gaits is used, equipped with a collection of proprioceptive (encoders on active, and passive compliant joints), inertial, and foot pressure sensors. The effect of different gaits on classification performance is assessed and it is demonstrated that separate terrain classifiers for each motor program should be employed. Furthermore, poor performance of randomly generated motor commands confirms the importance of coordinated behavior on sensory information structuring. The collection of sensors sensitive to active, “tactile”, terrain exploration proved effective. Among the individual modalities, encoders on passive compliant joints delivered best results.     

嵌入式移动机器人目标搜集运动控制研究

本文基于移动机器人平台设计实现了核心嵌入式控制系统,采用上位机-下位机两级体系结构,开发了环境信息采集上位机软件及机器人运动控制下位机软件;通过激光测距仪实时测量与数据处理,实现机器人对环境目标的探测与感知,设计了电机控制器用于实现机器人运动控制;最后,针对目标搜集使命案例,验证了移动机器人对环境目标的自主探测与搜集的作业能力,实验结果表明：所设计的嵌入式控制系统及其运动控制器满足使命任务要求。     

局域精确定位的工业移动机器人惯性导航方案

为解决工业移动机器人投入使用前需沿路密集布设地面磁条或激光反射点等外部装置的复杂性,以及因工作路线固定而缺少灵活性的问题,提出了基于惯性器件和超声波传感器的局域导航方案。操作人员事先通过遥控器训练机器人从一目标位置沿特定路线运动到另一目标位置,从而生成训练路线。机器人工作在非目标区域,即定位精度要求不高的区域时,按训练路线进行惯性导航;进入到目标区域,即包含目标位置、需精准定位的区域时,利用超声波进行导航。所提方案缩短了使用前的准备周期,同时方便更改工作路线。通过仿真实验,验证了局域范围使用惯性导航和超声波定位相结合的方案是合理可行的。     

Three-Dimensional Robotic Vision Using Ultrasonic Sensors

This article describes a three-dimensional artificial vision system for robotic applications using an ultrasonic sensor array. The array is placed on the robot grip so that it is possible to detect the presence of an object, to direct the robot tool towards it, and to locate the object position. It will provide visual information about the object's surface by means of superficial scanning and it permits the object shape reconstruction. The developed system uses an approximation of the ultrasonic radiation and reception beam shape for calculating the first contact points with the object's surface. On the other hand, the position of the array's sensors has been selected in order to provide the sensorial head with other useful capabilities, such as edge detection and edge tracking. Furthermore, the article shows the structure of the sensorial head for avoiding successive rebounds between the head and the object surface, and for eliminating the mechanical vibrations among sensors.     

移动机器人的多传感器测距系统设计

在移动机器人的路径规划过程中,必须掌握障碍物的距离信息.基于超声波和红外传感器的测距原理,设计了一种移动机器人多传感器测距系统,可测量0～200 cm距离内存在的障碍物,测量误差小于1 %.采用超声波和红外2种传感器组成3组测距采集系统,采集机器人3个不同方位的障碍物信息,解决了单一传感器测距盲区的问题,并详细介绍了该系统的软件和硬件设计.     

装配机器人高精度定位补偿系统

本文提出了一种机器人高精度定位补偿系统,介绍了一种位姿误差补偿方法.系统采用非接触式位姿精度测量仪测取机器人位姿误差,用 IBM 微机采集位姿误差数据并计算关节补偿脉冲数,通过专用通讯接口将计算机结果传到位移机器人控制系统以实现关节补偿.并采用微位移法确定测量坐标与手爪计算坐标系间的变换.此外还建立了一个供实验用的误差数据库,当机器人工作时,通过周围3关节误差值,用插值法求得该工作点的误差补偿值实现补偿.     

An energy-efficient clustered distributed coding for large-scale wireless sensor networks

A wireless sensor network (WSN) usually consists of a large number of battery-powered low-cost sensors with limited data collection and processing capacity. In order to prolong the lifetime of the WSN with a target error performance, a novel clustered distributed coding framework, referred to as distributed multiple-sensor cooperative turbo coding (DMSCTC), is developed for a large-scale WSN with sensor grouped in cooperative cluster. In the proposed DMSCTC scheme, a simple forward error correction is employed at each sensor and a simple multi-sensor joint coding is adopted at the cluster head, while complicated joint iterative decoding is implemented only at the data collector. The proposed DMSCTC scheme achieves extra distributed coding gain and cooperative spatial diversity without introducing extra complexity burden on the sensors by transferring the complicated joint decoding process to the data collector. With the proposed scheme, the WSN can achieve the target error performance with less power consumption, thus prolonging its lifetime. The error performance and energy efficiency of the proposed DMSCTC scheme are analyzed, and followed by Monte Carlo simulations. Both analytical and simulation results show that the DMSCTC can substantially improve the energy efficiency of the clustered WSN.