基于关节模块的模块化工业机器人

在国内外工业机器人的研究基础上,开发了一种新型的用于教学实验的模块化工业机器人,设计了两大类关节模块--垂直关节模块和水平关节模块,在本体结构的基础上,通过采用两种模块在空间位置上的不同组合来重构成构型各异的工业机器人.在控制系统方面,通过建立单个模块的程序控制库,调用不同模块的控制策略嵌入到主体控制程序中,来生成相应的模块化工业机器人的控制策略,同时采用LED触摸屏来对工业机器人实现各种控制操作.文章设计的基于关节模块的模块化工业机器人,具有很强的自修理和自我容错能力,改变了传统工业机器人在工作范围方面的局限性,一定程度上扩大的工业机器人的应用领域.     

基于CAN总线结构的服务机器人模块化双臂系统构建

针对商品化工业机器人手臂系统封闭、开放性差的问题,采用机器人可重构模块来构建机器人的双臂系统.在分析机器人手臂构成特点的基础上,进行了手臂模块的选型,完成了由模块化关节组成的服务机器人双臂硬件平台的搭建;通过分析手臂功能模块化的特点,设计了手臂的分布式控制系统方案,并通过实验验证了双臂软硬件系统构建的正确性及稳定性.     

低成本模块化水下观察机器人设计

水下机器人是能够在水下运动并且具有一定视觉和感知能力的装置,是海洋开发的核心技术。提出一种低成本、模块化的小型水下机器人,将控制系统、推进系统、信号转换系统、观测系统设计成独立模块,并将模块合理布局于机器人主框架上,可快速构建应用于不同场合的水下机器人。并设计了水下机器人的位置和方向自动控制算法,该算法不需要高阶复杂的控制模型,可采用低成本的控制系统和传感器,采用STM32F系列单片机用于传感器的数据采集、计算和控制输出。实验结果表明,所设计的系统具有良好的性能,符合设计要求。     

面向管道机器人的模块划分方法研究

传统管道机器人机械结构相对固定,可完成的工作任务单一,且在不同种类的产品结构设计上存在着大量重复的问题,无法快速应对不断变化的市场需求。通过对现有管道机器人的系统结构进行分析,提出一种公理化设计方法和IDEF功能建模方法相结合的模块划分方式,对不同类型的管道机器人系统进行模块划分。该方法利用功能-结构的映射关系及产品功能活动之间的关系,以自顶向下的方式划分出产品功能模块,并提炼出不同类型管道机器人系统中的通用模块和特殊模块,最终获得具有一定通用性的模块化管道机器人资源平台,实现部件级通用互换,形成资源共享,更加适应市场需求。     

一种开放式的模块化自重构机器人

针对模块化机器人的控制和形态参数移植过程复杂的问题,提出了一种开放式的模块化自重构机器人EMERGE。首先基于自由度、外形特性和连接面的分类描述分析,确立了模块的基本特征。在此基础上,通过对模块的连接机制、控制系统的分析设计,给出了开放式的实体模块化机器人。然后在仿真环境中基于移动任务对由EMERGE模块所组建的机器人的形态参数和控制参数进行进化。最后将仿真中得到的模块化机器人的构型和控制参数移植到实体机器人上进行可移植性实验。实验测试表明,该机器人模块结构简单、组装容易、硬件开源、简单易用,具有快速构建、测试不同形态的机器人的能力,有效地减少了移植的时间成本和耗材成本。     

基于嵌入式PC的机器人运动控制系统设计

针对现有全向移动机器人电控系统结构复杂、可靠性低的问题,设计了一种基于嵌入式PC的机器人运动控制系统。控制器连接传感器检测和电机驱动等Ether CAT总线端子模块,实现硬件的模块化集成,使系统硬件结构更紧凑。采用模糊控制算法跟踪路径,软PLC的任务分配实现软件的模块化设计,程序的执行效率更高。实验结果表明:电机响应速度快且鲁棒性好,机器人能准确跟踪预定路径,验证了该控制系统的有效性和稳定性,能满足复杂环境下的应用要求。     

高架与爬壁重构的船舶外板喷涂机器人设计

针对船舶外板喷涂机器人的设计,应用重构设计理论,提出了基于高架机器人与爬壁机器人的模块化重构设计思想,对重构机器人的关键技术进行了分析,包括高架关键技术、爬壁关键技术、共通关键技术,并进行了技术对比。最后,以某船厂的实际应用为例,对重构机器人设计指标、重构系统原理、重构机械模块和控制系统重构模块进行了设计与研究。     

基于C#NET技术的巡检机器人远程监控系统的研究

针对传统监控系统缺乏对机器人的实时监控,无法实现对各类信号、视频数据的统一管理问题,基于C#.NET框架,使用C#语言,结合SQL Server2008数据库技术,以局域网为网络平台,TCP/IP为网络协议,开发一套巡检机器人远程监控系统。采用模块化设计思想,把系统分为精确定位、传感器状态显示、位姿状态显示、电量显示、自动与手动控制、数据库管理、视频监控等模块,介绍了各模块的设计及其实现过程。实际测试表明:该系统实时性强,稳定性好,具备良好的人机交互功能,满足巡检机器人远程监控系统的功能需求。     

模块化机器人的构型拓扑方法研究

针对EMERGE模块化机器人的结构特点和构型特性,提出了一种准确描述模块化机器人构型关系的构型拓扑描述方法。首先基于模块的自由度和外型特征,得到模块的运动特性,确立了构型组建过程中单个模块的状态表;然后对构型组建过程中相邻模块之间存在的不同连接方式及连接关系进行分析,提出了一种以二进制数为基础的状态表达法,并根据机器人的模块状态和连接状态建立了可以完整描述机器人构型的拓扑表达矩阵。最后,以EMERGE模块所组建的蛇形构型和双足构型机器人为算例,进行了拓扑描述实验。结果表明,该拓扑描述方法表述清晰,易于理解,简单易用,能够为后续模块化机器人的自重构策略研究提供理论基础。     

移动焊接机器人控制系统设计

为实现焊接机器人的小型化,设计了一个结构紧凑的机器人控制箱。简单介绍了移动焊接机器人系统的组成结构,详细论述了机器人控制系统的模块化设计方案和各模块硬件的选型设计,完成控制箱体的设计制作。控制箱设计安装完成后,将其余各子系统安装组成移动焊接机器人,进行焊接实验,验证控制箱功能。通过大量实验证明,该控制箱功能实用而稳定,结构紧凑,能满足焊接机器人对于控制系统的要求,为实现移动焊接机器人的小型化奠定了基础。