基于语音识别的自平衡机器人设计

基于STC11L04E和Freescale Kinetis 60,设计了语音控制的两轮自平衡机器人。其中,语音识别模块主要由STC11L04E和LD3320组成,利用实时语音识别算法,实现非特定人对自平衡机器人动作的语音控制。为实现机器人的自平衡功能,利用三轴加速度传感器MMA7260和陀螺仪ENC-03M实时采集加速度值和角速度值,进一步由主控芯片Freescale Kinetis 60进行数据融合,以确定该机器人的姿态。主控芯片通过PID算法控制电机正、反转,以保持机器人处于稳定的直立状态,电机转速由红外对管实时反馈。经过实验测试,该机器人能快速稳定地实现自平衡功能,并能按照语音指令完成前进、后退、左转、右转、加速、减速等动作。     

两轮移动机器人控制系统研究

研究一种两轮同轴、差速驱动的新型的两轮移动机构的控制系统软硬件设计。为了实现对该机构行走过程的平衡控制，其控制系统采用C8051单片机作为核心控制器，用倾角传感器、陀螺仪和脉冲编码器测量车体的姿态，通过模糊自适应控制器分别控制车体左轮和右轮，实现了平衡行走。     

两轮同轴自平衡机器人多传感集成控制

针对自平衡机器人姿态检测的复杂性,提出了基于陀螺仪和加速度计联合检测的方法,采用双重滤波算法-卡尔曼滤波和DMP(Digital Motion Processing)滤波,准确获取机器人的姿态信息。针对控制过程姿态的多变性,提出了基于PID算法的三闭环反馈控制策略,且创造性地把超声波和红外传感器相结合,实现了机器人的自平衡、前进后退、转向和自主跟随等控制。通过爬坡和自主跟随实验测试,结果表明该机器人时间响应快、灵活性大、稳定性好。     

两轮自平衡机器人姿态误差的神经网络补偿研究

针对自平衡机器人领域姿态检测普遍采用单一滤波而存在的姿态误差问题,提出了一种基于双重滤波和神经网络补偿的"两滤一补"检测策略。通过分析误差来源,设计了针对姿态传感器和姿态误差之间的姿态补偿BP神经网络,根据传感器的输出信息,直接预测机器人姿态倾角的误差补偿值,对滤波处理之后的姿态角进行同步补偿。对机器人在原地站立、加速前进后退、原地转向3种控制状态下的补偿效果分别进行验证,结果表明神经网络对机器人的姿态误差有着明显的修正作用,有利于提高机器人姿态检测精度。     

带惯性轮的两轮机器人H∞鲁棒控制系统

针对复杂环境中两轮机器人的实用性和平衡控制问题，构建了一种带惯性轮的两轮机器人H_∞鲁棒控制系统。首先，介绍了两轮机器人的机械结构及性能，通过惯性轮和底部双轮共同作用增强机体的运动能力，提升机器人对环境的适应性；其次，推导了坡面上带惯性轮的两轮机器人动力学模型；在此基础上，设计了一种基于H_∞鲁棒控制器的两轮机器人系统，实现了机器人姿态控制的自平衡稳定性、鲁棒性以及抗扰性；最后，仿真和实测实验验证了所设计机器人系统的可行性和有效性：机器人系统的倾斜角度可调范围更大、控制精度更高，可有效抑制由于机体振动和外界干扰对系统的影响。     

移动机器人定位技术研究

以两轮独立驱动的三轮机器人作为试验平台,用编码器和陀螺仪作为机器人的定位系统,建立机器人的运动学方程。采用卡尔曼滤波器对两种传感器的数据进行融合,再经加权最小二乘支持向量回归机算法对融合后的数据作回归运算,构造先验回归决策函数。运用回归决策函数提高陀螺仪输出角速率的准确度,获得机器人的位姿信息。     

一种自平衡机器人的制作和研究

阐述了一种自平衡机器人的构成、控制系统的工作原理、硬件电路和控制算法。其系统结构主要由机械行走装置、控制系统和传感器三大部分组成，机械行走装置主要由车体平台、小型直流电机和左、右车轮组成。控制系统以C8051F310单片机为核心，由电池模块、电机驱动芯片及外围电路组成。车体平台位姿的监测采用倾角传感器。通过对实物进行控制试验，验证了该系统的合理性和有效性。     

城市排水管道机器人控制系统研究

介绍了一种城市排水管道机器人的控制系统.以ATmegal6L单片机为核心,采用NS-45/E2倾角传感器作为姿态传感器, 用光电编码器测量电机的转速,以CPLD作为计数器对编码器计数.结合单片机和CPLD各自的优点,引进了多速率控制策略和积分分离PID控制算法,增强了系统的鲁棒性和抗干扰能力,为管道机器人的运动控制提供了很好的控制平台.试验结果表明, 该系统满足排水管道机器人控制的要求.     

基于模糊控制的排水管道自主清淤机器人

为了替代人工完成地下排水管道清淤工作,提出一种可以在电动机的驱动下沿着排水管道自主行走,同时对伸入管内的树枝或油污沉积形成的钙化物进行自动清理的新型机器人。利用光电编码器、倾角传感器和超声波传感器实时检测机器人工作状态和作业环境的变化,并通过引入模糊控制算法,实现驱动步进电动机过载调整、机器人姿态调节以及基于载荷变化的速度调节,从而极大地提升了机器人的自主作业能力,为获得更好的清淤效果奠定了理论基础。     

旋转电弧传感弯曲焊缝移动焊接机器人结构设计

设计了一种基于旋转电弧传感的弯曲焊缝轮式移动焊接机器人机构，采用中间两轮差速驱动，前后对称布置一万向轮的结构，增加了机构的灵活性并降低了控制的难度；用两个直流伺服电机控制十字滑块实现左右与上下运动，采用旋转电弧传感器使焊枪与传感器一体，不仅结构紧凑，而且具有实时性。支撑焊枪的支板采用组合装配方式，对于折角变化频繁或折角较大的焊缝使用增加一转动关节的支板。该机器人结构紧凑、灵活，可实现对平面弯曲船形焊缝及各种平面弯曲角焊缝的自动焊接。     

基于模糊PID的箱梁移动焊接机器人

针对结构化箱梁移动焊接作业需求,设计了一种新型六足轮腿式机器人及其控制系统。首先设计了机器人的本体结构模型;然后针对机器人模型进行了运动学分析与建模,规划了机器人的越障步态;同时为了保证机器人在直线运动过程中的稳定性,采用了模糊PID控制算法,再利用Simulink软件进行了仿真;最终搭建了实验平台进行实验测试。实验证明,基于模糊PID控制方法的轮腿式机器人的直线运动偏差相比于普通PID控制方法的更小,能够实现稳定的越障运动。     

大型构件水下焊接机器人系统

针对水下焊接环境要求,设计了一种履带式水下焊接机器人系统,该系统由机器人本体机构、激光视觉传感器、控制系统和焊接系统组成. 机器人本体机构由履带式移动平台和焊枪调节机构构成,运动灵活可靠,满足水下焊接焊缝跟踪要求. 完成了视觉传感器部件选型及光路设计,实现水下环境的焊缝自动识别. 设计了基于PLC机器人控制系统和协调控制方法,实现水下环境的焊缝跟踪控制. 同时在水下焊接试验平台完成焊接跟踪试验. 结果表明,机器人运行稳定,焊缝成形较好,焊接质量满足要求.     

基于PCI-208卡的码垛机器人系统设计与研究

针对码垛机器人功能要求,对其机械本体和控制系统进行了研究与设计。基于设计的机械本体,采用D-H法则建立连杆坐标系进行运动学分析。该机器人的控制系统硬件结构采用基于PCI总线的IPC(工业级计算机)+PCI-208运动控制器的模块化分布式两级伺服控制方案,用模块化的思想对软件系统进行分层设计,实现了系统的作业和监控管理。通过示教盒控制方式进行实例码垛作业点示教,证明了控制系统的有效性和实用性。     

基于参数自调整模糊控制的轮式自主焊接机器人系统

介绍了一种轮式自主焊接机器人系统,采用汽车原理,在机器人本体上加装快速反应十字滑块,以旋转电孤传感器为焊缝跟踪传感器。阐述了焊缝跟踪参数自调整模糊控制器的工作原理,提出了比例因子和量化因子自动调节的方案和实现方法,介绍了模糊控制器的具体设计步骤和参数自调整模糊控制系统的设计。结果表明,在焊缝跟踪中采用参数自调整模糊控制器可以明显改善系统的性能。     

架空输电线路巡检机器人的空间定位方法研究

提出了一种采用光电传感器为高压巡检机器人沿输电线路进行空间定位的方法.阐述了系统的结构和工作原理,通过合理布局的传感器测头及检测传感器的输出,并采用特定的逻辑算法,即可完成高压巡检机器人驱动轮与导线"对中",实现巡线机器人自主越障.运行实验表明:光电传感器工作可靠,导航方法简单可行,稳定识别精度为0.5mm,满足实际运行要求.     

移动机器人波纹板折线角焊缝跟踪控制

在对集装箱波纹板形式的焊缝进行焊接时,不仅要控制焊枪跟踪焊缝移动,同时还要保证焊枪相对于焊接面的倾角.设计了一种移动焊接机器人,该机器人以轮式移动小车作为平台,配以可以伸缩和转动的执行机构控制焊枪运动.采用旋转电弧作为传感器对焊枪偏差和倾角同时进行检测,通过控制三个关节协调动作,实现焊缝跟踪的同时对焊枪倾角进行调整.还对机器人的运动学模型进行了研究,在此基础上结合模糊控制理论设计了控制器,最后通过实际焊接试验证明了所提出的方法的有效性.     

自动机器人抬轿时的平衡控制研究

针对2009年亚太大学生机器人比赛中的自动机器人和手动机器人配合抬轿上下坡保持轿子的水平和平衡的问题展开探讨,分析了抬轿过程中前后机器人如何对抬轿的高度进行调整,介绍了机器人抬轿的升降机构。根据机器人上下坡的特点及其路线分别采用串口位置控制和步进方式控制升降电机升降高度,以保持轿子平衡。在实验场地测试的结果表明：自动机器人能协调配合,能实现平稳上下坡。     

基于PLC的液压自动平衡控制系统的设计

针对海上作业、高空作业、移动设备等工作情况下工作表面发生倾斜的复杂情况,设计一种基于PLC的液压自动平衡控制系统。系统由三菱FX3U系列PLC、三菱GS2107-WTBD人机界面、倾角传感器和液压泵站等组成。通过倾斜传感器与PLC间进行Modbus-RTU通信,实现PLC控制工作表面自动平衡。实验证明:系统能快速、准确地实现自动调平。     

双自由度轮脚快速转换机器人系统设计

针对轮腿或轮脚机器人进行轮与脚的转换时,必须在静止状态下完成,而不能在运动的同时实现转换。开发出由4个主驱动轴组成的双自由度轮脚复合机构的机器人,采用中枢模式产生器(CPG)的仿生控制架构,借助多种传感器信息生成适合于当前环境下运动的轨迹信号,使机器人能在未知的地形下进行流畅的步态、速度转换。通过测试表明,轮脚机器人通过改变控制参数K_p实现了运动中轮脚的平滑转换,轮模式和脚模式的最大速度分别为1.68 m/s和0.56 m/s,最大越障高度为15 cm,能为自动识别路径的越障机器人设计提供参考。     

基于人体动态行为的智能跟随轮式机器人研究

为实现对人体的自动跟随,设计一种基于人体动态行为的智能轮式机器人。以STM32F103CET6作为核心处理器,采用四轮驱动方式,结合多种感应器使其具备智能跟随避障、无线遥控等功能,通过角度传感器获取手持控制器的角度信息,利用超声波测距传感器获取手持控制器与机器人之间的距离,从而得出手持控制器与机器人之间的具体方位信息,获取人体动态行为,采用PID控制算法控制机器人四轮速度,实现机器人对手持控制器的距离和角度的精准跟随。跟随试验结果表明:此系统稳定性强,跟随平均绝对误差为3.9 cm,能够准确灵活地跟随目标移动。