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C8051F340的超声避障机器人设计

智能移动机器人是当前机器人研究的一个重要领域,具有广阔的应用潜力.以C8051F340单片机为核心,设计了一种基于超声测距的智能避障机器人,介绍了系统软硬件电路的设计与实现,设计了由舵机和超声渡传感器构成的测距模块.在不影响机器人避障的情况下,有效的减少了传感器数量,简化了硬件电路.实验结果表明模糊控制算法对环境有很大的适应性.能够实现机器人的自主避障.     

电容式微位移传感器设计及其应用研究

介绍了基于误差补偿的机器人系统原理,采用等电位环和驱动屏蔽电缆技术,设计了电容式微位移传感器及其信号调理电路。该电路包括改进型的电容运算放大器检测电路、精密全波整流电路和滤波电路等。试验结果表明:该电容式传感器的分辨力优于0.1μm,全量程非线性度小于0.2%;利用该电容式传感器测试偏摆误差,并进行偏摆误差补偿,机器人的性能得到提高。     

下肢外骨骼机器人足底压力感知系统设计研究

针对下肢外骨骼机器人控制的实时采集和监测足底压力信号的需求,研制了一款下肢外骨骼机器人足底压力感知系统。该系统以TMS320F2812为核心控制芯片,构建A/D采样外围电路,通过该电路实现模拟压力信号到数字信号的转换。基于MAX3232芯片,设计了RS-232通信接口电路;基于LabVIEW14.0开发了足底压力信息实时监测界面,将得到的压力数字量信息通过RS-232串行接口电路传递给上位机软件监测界面,从而实现对足底压力信息的实时监测。硬件电路连接完成后,对足底压力信息实时监测界面中的串口通信的波特率、数据格式、停止位、奇偶校验位等信息进行配置。配置完成后,运行程序,给足底压力传感器受力区域施加作用力,实时观察上位机监测界面。试验表明,该系统在下肢外骨骼机器人控制中能够实时、准确地采集足底压力信息,并且实时监测足底压力信息的动态响应。     

特种机器人运动轨迹规划及其实现

研究了基于压力传感器的特种机器人足端轨迹规划策略及其实现;首先,采用基于Mallat小波快速算法对机器人足端压力传感器的输入信号进行去噪;其次,仿照动物的膝跳反射原理,提出了基于足端压力传感器信息反馈的落足反射式仿生六足机器人足端轨迹规划策略;在所提出的足端轨迹规划策略中,机器人落足点的位置不经过主控制器,而直接由信息处理子系统根据足端压力传感器的输出信息快速确定,从而减轻了主控制器的运算负担,提高了信息处理的实时性,使反应时间小于0.23s;最后,通过实验验证了所提出的多足式机器人足端轨迹规划策略的合理性和实效性。     

真空热试验通用软件平台工作模式与关键技术

针对由压力腔外界干扰、工作电压不稳定和压力检测误差等因素导致的零点漂移问题,基于自调谐整流和谐振自调技术研究了一种多压力传感器零点漂移消除算法;首先根据多压力传感器的外界干扰向量、内置电阻和非线性系数特性建立了三维分析空间,据此研究造成系统工作电压变化的外界干扰因素于是设计了自调谐整流电路,然后分析了保障多压力传感器处于谐振状态的必要条件,设计了谐振自调电路和功率放大器,最后提出了将自调谐整流和谐振自调相结合的零点漂移消除算法;验证实验从检测精度、抗外界干扰和系统稳定性等方面,证明了所提方案与紧凑型多压力传感器和电容式多压力传感器相比的优越性。     

基于STM32的力反馈型康复机器人控制系统设计

研究了一种基于STM32的力反馈型康复机器人控制系统的设计。采用位置传感器和扭矩传感器检测康复机器人机械臂的位置信息以及机械臂与患者的相互作用力信息,将位置信息与作用力信息送入基于ARM-M3内核的STM32微控制器进行处理,从而实现康复机器人中驱动电机的控制。该系统硬件处理电路包括了扭矩信号的信号调理单元、微控制器控制单元、电机驱动单元以及USB接口单元。经实验验证,本系统可以实现康复机器人的平稳安全的控制。     

基于CAN总线的微型灵巧手指力传感器研究

设计一种用于多指灵巧手的实用微型三维指力传感器.该传感器采用类双E型膜片的高度集成式弹性体结构;对该指力传感器的弹性体结构、测量电路、上下位机软件和CAN总线通讯协议进行了设计,并对传感器标定数据进行分析;实验结果表明,该传感器设计理论和设计过程正确,并且具有一定的实用价值,为具有感知功能的机器人灵巧手的研究奠定了基础.     

基于AVR单片机的新型巡线机器人系统设计与实现

提出了一种基于AVR单片机Atmega8L为核心处理器的巡线机器人控制系统设计方案,详细介绍了颜色传感器MCS3AO在巡线机器人中的应用。本文给出了系统的硬件组成以及软件算法。最后通过实验论证:由此方法设计出的巡线机器人硬件电路简单,算法实现容易,机器人系统稳定,可靠性高,扩展性强。     

智能引爆机器人的研究与制作

为了代替人类完成危险情况下的工作任务,例如,进行危桥、危楼的爆破,危险环境下重要物品的拾取等;研究与制作了基于单片机技术和RS232串口通信技术的远程遥控引爆机器人;重点解决智能引爆机器人上位机控制软件的开发、RS232串口通信技术、单片机及传感器电路设计、无线摄像头的数据采集、多自由度机械手的设计等技术模块,利用Pro/E对机械结构仿真设计及Protel99se进行硬件电路仿真设计;通过机械结构和电子电路仿真,设计并制作了机器人实体结构和控制系统硬件电路,经过多次实物实验,设计制作的机器人能圆满地实现预期功能,控制系统运行状态良好.     

机器人超声接近觉传感器的研究

根据机器人超声接近觉的实际要求选择了超声探头,研制了相应的模拟控制电路和数字控制电路,并根据机器人控制系统结构的需要设计了相应的信号采集电路部分,对机器人超声接近觉传感器进行了某些研究.进行的校准后所作的性能测试已经表明,该接近觉传感器可以满足机械手控制的实际需要。     

一种小型光电式力传感器的研制

以扑翼飞行机器人飞行动力性能测试应用为目标,研究了一种高灵敏度小型(满量程50N)力传感器的设计方法.基于红外光电二极管具有响应速度快、线性范围宽、安装方便、接口电路简单等特点,设计了一种光电式力传感器.对设计的弹性体进行了力-应变有限元分析,试制了传感器样机并进行了传感器静态性能测试.测试结果表明,设计制造的光电式力传感器的非线性度小于0.3％,具有较高的综合性能.     

基于模糊控制的全位移平衡机器人设计

设计了一种模糊控制的四轮全位移平衡机器人,通过SolidWorks改进设计了基于麦克纳姆轮的全位移平衡底盘、双轴云台等机械结构。以Altium Designer为开发平台设计了STM32F405核心板主控,外设电路设计主要包括:ICM20948传感器电路、CAN通信差分电路等。使用Simulink对算法进行仿真验证,云台控制算法使用了串级PID控制,底盘通过HI220陀螺仪传感器结合模糊控制算法实现平衡及运动。最终制作出了实体机器人并对模糊控制算法进行了验证,与传统PID算法相比,基于模糊控制的平衡机器人在响应速度、鲁棒性、稳定性等方面均有一定的提升。相比于传统四轮机器人,制作的平衡机器人能够更好地通过狭小的空间,对环境的适应性更强。     

新型机器人手指六维力传感器系统设计

针对六维力传感器刚度低、尺寸大等问题,设计了一种可应用于机器人手指的、新型Stewart并联结构的六维力传感器。对该六维力传感器的结构、测量电路等进行了设计,并对传感器标定数据进行了分析,结果表明该传感器系统设计理论正确,且具有一定应用价值。     

两足外骨骼机器人足底压力测量系统

为实现两足外骨骼机器人行走过程中的步态识别,需精确、可靠地获取其足底压力载荷的分布情况。研制一种高灵敏度具有强抗偏载能力的小型轮辐式足底压力传感器,并针对该传感器输出电压只有几十微伏的微弱信号特点设计制作了具有斩波自稳零功能的多路前置信号放大调理电路板。为减小温度等因素产生的非线性误差,设计了传感器恒电流源供电模块。系统采用基于PC的控制器,多通道信号高精度同步采样,通过实际样机试验表明电路实现高增益放大的同时输出噪声峰峰值小于3 mV,且长时间样机试验,信号几乎不存在零漂,具有较好的稳定性。系统结构合理,可靠性高,可适用于仪表信号的处理。     

轮履式焊接机器人十字滑块位置信号检测技术

焊接机器人的控制精度是决定焊接质量的关键因素，提高检测精度是提高控制精度的主要途径。增量式光电编码器是一种广泛应用于位置检测的传感器。针对提高增量式光电码盘位置检测的精度，详细分析了对光电码盘输出信号四倍频及判向处理的原理，并给出了相应的的电路和计数电路，实现了轮履式机器人系统闭环控制。实验结果表明该电路具有简单、可靠、精度高的特点。     

电容式触觉阵列传感器原理与设计

触觉是构成智能机器人的核心技术--感觉技术的重要组成部分.电容式触觉传感器在智能机器人的设计中具有很高的实用价值.本文论述了电容式触觉阵列传感器的测量原理,给出了该传感器及其变送电路的设计,讨论了数据采集系统的结构.