旋翼空中机器人系统架构及设计

设计并验证了某型旋翼空中机器人的系统架构。整个空中机器人系统由直升机和地面站两部分组成。直升机是空中机器人的主体,可以自主飞行并完成指定任务。地面站用于监控无人直升机的飞行,并实现人机交互等多项功能。此外,地面站还可通过视觉导航系统引导直升机的自主着陆。直升机与地面站之间通过指令数字链路和视频模拟链路进行信息交互和实时通讯。经实际飞行验证,该空中机器人系统具有鲁棒和实时的特点,能实现直升机自主飞行和自主起降功能。     

基于ARM9的嵌入式仿人机器人控制系统设计

依据DF-1仿人机器人需要实现的功能,提出了基于ARM9的嵌入式仿人机器人控制系统方案。设计了控制系统的硬件电路,整个系统软件采用模块化设计思想,简化了设计程序,提高了系统的可靠性。     

模块化工业机器人嵌入式控制系统的研究

针对模块化机器人控制系统的重构问题,提出了一种柔性的嵌入式控制系统体系结构.该控制系统各种软硬件功能模块被抽取成标准构件,硬件模块设计采用了双核处理器以便满足计算能力和小型化的需求,模块之间通过标准的现场总线接口进行通信.机器人控制软件采用了基于构件的组态结构,它由柔性嵌入式控制系统开发平台、机器人功能构件库和运动规划与控制算法构件库三部分组成,实时性和非实时性的软件模块都按标准接口进行封装.机器人轨迹插补运算采用双DDA算法,逆运动学求解利用相邻轨迹点的关节坐标绝对增量最小原则去除冗余解.该嵌入式控制系统在六关节工业机器人选行了应用,实验结果表明它能适应机器人机械结构和作业任务的变化,使系统开发周期大大缩短.     

基于RTX51的排爆机器人嵌入式控制器固件开发

介绍遥操作排爆机器人PBJ-1的嵌入式控制系统研制情况。叙述了利用RTX51开发排爆机器人嵌入式控制系统固件中的一些问题和解决办法。实践证明基于嵌入式实时操作系统RTX51开发工作于非结构环境中的遥操作机器人控制系统可以有效地提高整个机器人系统的性能及开发效率。     

基于ARM的嵌入式系统在机器人控制系统中应用

依据现代机器人技术的发展特点,提出了一种基于ARM(AdvancedRISCMicroprocessor)、DSP和arm-linux的嵌入式机器人控制系统的设计方法,介绍了嵌入式系统,给出了功能设计、结构设计、硬件设计、软件设计的控制系统的设计过程,并分别从上述各方面对控制系统的通用性进行了探讨。层次化的体系结构、模块化的硬件、结构化的软件使得设计出的机器人控制系统经过简单的硬件调整和软件定制,就能适用于多种机器人。通过七自由度串联机器人抓取工件的实例验证,该机器人控制系统性能稳定、具有一定的通用性。     

邻域约束下空地异构机器人系统路径规划方法

针对一类带邻域约束的空地异构机器人系统的路径规划问题,提出了一种利用混合整数凸优化模型进行求解的方法.异构机器人系统由一台空中飞行机器人与一台地面自主移动机器人构成.机器人系统的任务是按给定顺序访问已知的目标序列.由于空中机器人每次持续飞行时间受限,因此必须及时返回地面机器人以节省能量或补充能量.分别考虑了空中飞行机器人和地面移动机器人的最大运动速度,空中飞行机器人的最小充电时间、最大滞空时间,以及各目标位置的邻域等约束,以完成所有目标序列访问任务的总时间最短为代价,建立了相应的目标优化模型,从而将机器人系统的路径规划问题转化为混合整数凸优化问题.基于建立的凸优化模型,考虑飞行机器人起降过程的时间消耗,分析了无人机起降过程的敏捷性能对路径规划结果的影响.最后通过仿真实验验证了所提方法的可行性和有效性.     

基于ARM的嵌入式系统在机器人控制系统中应用

依据现代机器人技术的发展特点，提出了一种基于ARM（Advanced RISC Microprocessor）、DSP和arm-linux的嵌入式机器人控制系统的设计方法，介绍了嵌入式系统，给出了功能设计、结构设计、硬件设计、软件设计的控制系统的设计过程，并分别从上述各方面对控制系统的通用性进行了探讨。层次化的体系结构、模块化的硬件、结构化的软件使得设计出的机器人控制系统经过简单的硬件调整和软件定制，就能适用于多种机器人。通过七自由度串联机器人抓取工件的实例验证，该机器人控制系统性能稳定、具有一定的通用性。     

微小型球形飞行器飞行控制系统设计

根据微小型球形飞行器的结构特点和工作原理,设计了一套基于ARM Cortex-M3 STM32F103RBT6微控制器的飞行控制系统,进行了主要模块的功能设计与性能分析,给出了研究结论与选型依据,还设计并完成了姿态传感器两轴转台实验和飞行器室内飞行试验;测试结果表明,该控制系统的姿态传感器姿态测量精度高,能够为飞行控制提供姿态参考信息;飞行器能够圆满实现空中悬停、低空机动等飞行动作,且空中飞行姿态稳定、实时、可靠;该飞行控制系统功能可靠、性能稳定,能够较好地满足微小型球形飞行器的飞行控制要求,具有一定的实用性与扩展性。     

基于ARM的嵌入式象棋机器人控制系统的硬件设计

智能象棋机器人是一种综合了人工智能、机器人智能控制及图像处理等多种技术为一体的娱乐机器人,它主要由管理模块、运功控制模块及处理模块三个模块组成。目前的象棋机器人的上位机以基于ARM处理器的嵌入式系统取代之前的PC机。本文的主要内容是分析了基于ARM的嵌入式象棋机器人控制系统的硬件设计原则及设计过程。     

基于VxWorks的无人直升机控制系统设计

组建了一种基于嵌入式实时操作系统VxWorks平台的无人直升机控制系统,实现远距离无人直升机飞行状态信息传输,接收地面基站命令后完成自主定点飞行任务.主要利用基于优先级的消息队列方法和嵌入式操作系统VxWorks的信号量与看门狗定时功能实现多任务问调度,获得飞行状态数据向地面基站传输与自主定点飞行的同步.通过实验飞行,该系统的正确性与可靠性得到了验证.     

基于ARM的某型无人机飞控计算机设计

作为无人机飞控系统的核心,飞控计算机通常采用基于嵌入式系统的实现方案;ARM嵌入式处理器及Linux嵌入式操作系统以其一系列优点在飞控计算机中具有广泛的应用前景;研究了基于ARM-Linux的某型无人机飞控计算机的实现方法,给出了系统总体设计方案,着重介绍了硬件电路的设计过程,列出了软件调试流程图,分析了调试结果;实践证明,该实现方法结构简单,功能强大,能够满足系统控制的要求,具有较好的实用性。     

无人直升机实时机载和地面站软件架构设计

研究了无人直升机飞行控制系统实时软件系统设计架构,针对机载嵌入式飞控计算机系统和地面站计算机系统,提出了基于VxWorks实时操作系统的多线程任务机载软件设计方案和基于WindowsXP操作系统的地面站软件设计方案,有助于加快完成无人直升机飞行控制系统的设计和验证。机载系统软件设计为数据采集和测量、伺服舵机驱动、飞行控制与发动机控制实现、通信和数据请求存储等功能。地面站系统软件设计为与机载系统的数据通信、终端用户操控,以及实时飞行状态监视等功能。利用组件对象模型设计技术实现了系统软件设计的模块化、软件结构分层组件化,方便了软件系统的集成与扩展。采用多任务线程机制,有效地满足了飞行控制系统实时性要求。利用实时操作系统的定时器任务机制,确保飞行模式的任务管理和调度。依据所提出的软件设计架构完成了实时机载软件和地面站软件组件模块的设计与开发,而且软件集成快捷方便。研究成果已成功应用于某型无人直升机飞行控制系统。     

数字式无人机飞行控制系统研制

介绍了某无人机数字式飞行控制系统的设计，详细描述了系统的功能和结构配置，提出了控制策略，给出了实时飞行控制软件的功能模块及采取的关键技术，半物理仿真表明，系统具有良好的性能，达到设计要求。     

空空导弹飞控软件研制中的虚拟样机应用

飞控软件已成为先进数字化空空导弹研制的关键，如何对嵌入式飞控软件进行验证是空空导弹研制的焦点。随着虚拟原型技术在空空导弹飞控系统的应用，该文定义并论述了空空导弹飞控系统虚拟样机的组成以及功能，指出它是先进数字化空空导弹飞控软件重要的核心支持平台技术。结合一个基于空空导弹飞控系统虚拟样机的动态仿真系统的开发，论述了其关键技术以及解决途径，进行了基于飞控系统虚拟样机的飞控软件仿真，给出了仿真结果。实践表明，全数字的基于飞控系统虚拟样机的飞控软件仿真已经成为研制数字化导弹的必须经历的阶段，其应用将大大缩短设计周期，保证飞控软件设计的质量与可靠性。     

四旋翼无人机飞控系统的研究与实现

本文通过数学建模进行动力学系统分析,研究实现了基于硬件和软件的四旋翼无人机飞控系统。首先、构建了四旋翼无人机动力学模型并进行理论分析;其次、设计了无人机机架,对各组成模块进行测试、分析和试验;再次、通过集成软硬件实现了无人机飞控系统并进行飞行测试;最后、实验结果表明,实现的无人机飞控系统取得了较好的飞控效果,具有灵敏性强、稳定性高,总体性能优良等优点。     

无人机飞行控制系统模拟器设计

提出了一种基于工业控制计算机开发的某型无人机飞行控制系统模拟器设计;详细介绍了系统设计原理，给出了硬件构成方案、软件功能模块组成和程序流程图，最后分析了测试结果；该模拟器充分利用了当前计算机技术、自动控制技术、系统实时仿真技术和面向对象编程技术，具有功能强大、界面友好、操作灵活的特点。可用于无人机系统先期设计验证或后期测试维护；实际使用情况表明该系统性能良好，完全能够代替真实飞行控制系统进行实时仿真试验。     

基于uC/OS-Ⅱ操作系统的无人机飞控系统软件设计

针对以往飞控系统软件中代码多,可靠性、实时性差,不具通用性等缺点,采用uC/OS-Ⅱ操作系统设计无人机飞控软件,利用操作系统来进行软件中各任务的实时调度和通信。通过地面测试和空中试验表明:该软件系统具有可靠性高、实时性强等优点,满足飞控系统软件设计要求。     

基于VxWorks的MUAV飞行控制系统设计

针对微小型无人机（MUAV）功能要求复杂,迫切需要提高可靠性与实时性等现状,以嵌入式实时操作系统VxWorks为平台,完成了MUAV飞行控制软件系统的开发,实现了多传感器数据采集、捷联解算、卡尔曼滤波、飞行控制、地面通信、故障处理等多项功能。给出了基于Vxworks的MUAV飞行控制软件系统中多任务划分、优先级分配的方法,对各模块进行了详细设计,并利用多任务机制对单任务飞控软件存在的不足之处作出了改进。外场试验与对比试验证明：嵌入式实时操作系统的引入显著提高了MUAV飞行控制系统的实时性与可靠性。     

基于VC++的无人机飞控地面站软件的开发

针对某型无人机飞行监测和控制的要求,以VC++可视化语言为开发工具,嵌入NI控件,设计了一套操作方便、功能强大的飞控地面站软件系统;软件基于模块化设计思想,采用串口通信和以太网两种通信方式,串口通信上,实现了遥测数据的实时显示、数据库存储、故障提示和遥控指令的定时发送等功能;以太网通信上,很好地实现了与导航地面站的接口设计;经过实际联调,系统运行良好,通信实时性很高,很好地完成了各部分功能,并具有很好的扩展性。     

基于强化学习算法的智能飞控开发系统

无人机控制器的设计开发是一项复杂的系统工程, 传统的基于代码编程的开发方式存在开发难度大、周期长及错误率高等缺点. 同时, 强化学习智能飞控算法虽在仿真中取得很好的性能, 但在实际中仍缺乏一套完备的开发系统. 本文提出一套基于模型的智能飞控开发系统, 使用模块化编程及自动代码生成技术, 将强化学习算法应用于飞控的嵌入式开发与部署. 该系统可以实现强化学习算法的训练仿真、测试及硬件部署, 旨在提升以强化学习为代表的智能控制算法的部署速度, 同时降低智能飞行控制系统的开发难度.