无线微型机器人肠道内窥镜系统中图像采集与无线传输子系统的设计

采用微型CMOS图像传感器和ISM频段超高频微型射频收发器设计一种短距离微型图像采集和无线传输系统,具有集成度高、体积小和功耗低的特点;在此基础上分析了它适用于无线微型机器人肠道内窥镜系统图像传输的可行性,最后对设计出的图像采集和无线传输系统进行了实验,获得了较为清晰的图像.     

基于ARM内核的嵌入式肿瘤热疗系统

采用基于ARM内核的嵌入式系统开发小型超声热疗仪是肿瘤热疗系统开发领域中应用嵌入式技术的一个全新尝试，实现了上、下位机一体化设计。嵌入式肿瘤热疗系统包括组织温度采集与转换系统、超声功率控制信号发生模块、存储管理系统、人机交互系统（包括液晶显示及键盘输入）以及其他基本功能模块。根据热疗实际需要对PID控制算法进行改进与优化，提高了治疗中肿瘤组织温度的控制品质。实验结果表明，系统设计可靠，满足临床肿瘤热疗要求。     

基于工业PC机的果树采摘机器人控制系统设计

针对果树采摘机器人控制系统,本设计中硬件平台采用KP-6420i型工控机和RS-232转RS-422转换器的控制结构构成,这样的硬件系统具有模块化,成本低,易实现的特点.视觉系统采用VFW图像采集系统,它可以直接访问视频缓冲区,不需要生成中间文件,实时性高,可以满足果树采摘机器人对图像实时处理的速度要求.软件基于VisualC++6.0开发环境,通过串行通信实现对机械臂的运动控制,最后通过实验验证了设计的合理性和有效性.     

基于FPGA的热疗仪温度模糊控制器设计

肿瘤热疗是采用加热的方法治疗肿瘤,实验表明,在42℃区域,温度差1℃就可以引起细胞存活率的成倍变化。因此,热疗中能否准确测温和精确控制温度是取得疗效的关键。通过对射频热疗中温度测量与控制规律研究,设计一种基于FPGA的采用温度偏差作为输入,以500Hz调制信号(pwm波)的占空比数为输出量的一维模糊控制器。     

仿生四足机器人控制系统设计

针对某仿生四足机器人的运动特点和功能要求,采用多个微控制器组建了一种结合了分层式控制系统和分布式控制系统优势的复合式控制系统。设计了以决策控制器、步态生成器和执行驱动器构成的三层式硬件系统及相应的外设接口,并采用模块化的设计思想开发了相应的系统软件。从而构成了一套体积小、功耗低、集成度高、实时性好的硬件控制系统平台。在该控制系统中,通信模块应用双口RAM技术及CAN总线网络实现各层之间实时有效的信息传递。最后,分别进行了CAN总线通信测试实验和电机控制性能测试实验。实验结果表明,该控制系统工作性能稳定、信息读取可靠、动态响应快捷,能够很好地满足仿生四足机器人的运动控制要求。     

渗碳检测机器人测控系统设计

根据渗碳检测机器人的设计要求,开发出渗碳检测机器人测控系统,并完成系统的硬件配置.该系统包括机器人系统和控制台系统两大部分,机器人与控制台之间采用无线通信进行数据传输.根据系统总体测控思想和策略,提出了对机器人运动的控制方法和3种检测模式,使机器人能较好地适应现场工作环境.     

煤矿抽水蓄能电站水陆两栖机器人控制系统设计

为实现煤矿抽水蓄能电站建设前期废弃矿洞的勘探和建成后期地下厂房系统、地下水库的巡检任务,提出了一种结构布局合理、姿态调节灵活、控制稳定精确的煤矿抽水蓄能电站水陆两栖机器人.以煤矿抽水蓄能电站水陆两栖机器人为研究对象,简要介绍了机器人的总体方案设计,重点研究了其控制系统的设计,阐述了控制系统软、硬件的设计与实现,并通过Matlab Simulink仿真软件进行了数字仿真实验.仿真结果表明:艏向运动控制系统调整时间约为10.8 s,系统响应时间约为8 s,振幅超调量仅为6.5％,系统稳态误差不超过3°,满足艏向运动控制要求,从而验证了控制系统设计的正确性和可行性.研究结果具有较高的工程实用价值,为后续水陆两栖机器人的研制奠定了理论基础.     

肠道微机器人柔性运动系统

提出一种适用于肠道微机器人的柔性运动系统来提高肠道机器人微创诊断的主动运动能力.柔性运动系统采用尺蠖型运动方式,由柔性运动机构和柔性驱动机构组成.柔性运动机构包括径向气囊软足和轴向伸缩推杆,并用万向节连接微机器人前后腔体从而提高运动柔性;柔性驱动机构利用尼龙线绳牵引波纹管泵驱动气囊软足和伸缩推杆激励微机器人伸缩.微机器人样机直径为12.2 mm,长度为78 mm,质量为14.8g,最大径向钳位外径为20.2 mm,最大轴向行程为16.4 mm.实验结果表明,柔性驱动机构可以为波纹管泵和伸缩推杆分别提供最大为0.67N和0.65 N的驱动力;微机器人样机能够在不同倾斜角度的刚性有机玻璃管中运动,在水平和竖直管道中的平均运行速度为0.38 mm/s和0.25 mm/s;能通过最小曲率半径为49.3 mm的塑料软管,在离体肠道中也能实现有效运动.本柔性运动系统为肠道微机器人提供了一种安全有效的自主运动方案.     

图像拼接技术在爬壁机器人位置伺服控制系统中的应用

针对传统爬壁机器人对裂缝图像拼接效果差而导致位置控制结果不精准、工作效率较差的问题,提出基于图像拼接的爬壁机器人位置伺服控制系统.选取 STM３２F１０３RCT６ 为主控芯片,采用气动方式设计机械气动结构,利用 PLC 位置伺服控制器实现故障电路检测.设计视觉控制平台,避免强电磁场影响.软件部分依据 CCD 相机实现机器人视觉监测,采用图像拼接技术删除相邻图像的边缘处重叠部分,实现对墙壁裂缝的准确监测,利用机器人运动速度及机器人预设位置轨迹计算爬壁机器人的位置伺服控制值,将该值传输至系统硬件,实现位置伺服控制.由实验结果可知,所设计系统对裂缝全景图像拼接的精准度较高,机器人的位置伺服控制准确率为 ９７．５％ .     

采用Trio运动控制器的搬运机器人控制系统研究

介绍一种自主开发的三直角坐标机器人机械结构及其可实现的功能.针对机器人所完成的货物搬运过程与动作,研究开发一种开放式控制系统.该系统采用运动控制器+PC机+触摸屏结构,其中,Trio公司的Eur0205X型运动控制器为控制系统核心部件,保证了PC机软件程序对机器人硬件本体的控制作用及触摸屏的离线控制功能.各种传感器的使用,提高了系统的运动与控制精度.实验表明,该机器人工作稳定可靠,性能、精度均能满足设计要求,为实验室机器人的进一步研究奠定了基础.     

蒸汽发生器管束间狭窄区域检测机器人系统的研究

为实现蒸汽发生器传热管道群管束间狭窄区域的自动化检查 ,对管间机器人技术进行了研究。将管间检查任务分解为移动平台的纵向间歇移动和装载摄像头的管间小车的横向移动检查 ,采用简单的定位模块高效地实现机器人的定位与安装 ,应用伸缩模块来实现微小摄像头在每排管束间隙中的横向移动 ,研制了用偏动式SMA双程驱动器驱动的新颖的微小型 3 -CSR并联机构来调整微小摄像头的姿态。制作了一台样机及其控制系统 ,在蒸汽发生器传热管道群模拟平台上进行了实验 ,结果表明该样机性能达到了预期目标     

一种柔性移动微小机器人系统的驱动力学特性分析

基于尺蠖运动的机理，本文研制了一种具有柔性移动机构的微小机器人内窥镜诊疗系统，该机器人系统采用三自由度空气压橡胶驱动器驱动，通过气囊钳位。分析了机器人系统的驱动力学特性，设计了电-气控制系统控制机器人移动，并通过该电-气控制系统实验测试了机器人系统的驱动力学特性。实验结果表明，理论分析与实验测试结果相符，该机器人系统可在软管内实现平滑柔性移动。     

Analysis of actuating mechanics characteristics for a flexible miniature robot system

Based on the inchworm movement, a miniature endoscope inspection robot system with a flexible structure is designed. The system is actuated by a pneumatic rubber actuator with three degrees of freedom, and it holds its position by air chambers. The actuating mechanics characteristics of the robot are analyzed. An electro-pneumatic pressure system is designed to control the motion of the robot. Results of the calculation and experiments are consistent, and the robot system can move smoothly in a soft tube.     

具有柔性传动能力的气压驱动微型管道机器人

针对火力发电厂110 MW冷凝器蒸汽回流回路等微型管道的检测和维护问题,研制了一种具备柔性传动能力的气压驱动微型管道机器人,设计了柔性动力传输系统,实现了机器人的驱动源外置和动力的柔性长距离传输。建立了微型管道机器人在直线管道、弯曲管道的运动学分析和驱动力分析模型,为驱动力外置提供了控制依据。在管径为70 mm的复合管道的实验研究表明:该气压驱动微型管道机器人在柔性软轴的作用下,可以有效地获得来自外置动力源的驱动力,能够实现在具有任意曲率半径的微型管道内部行走。     

码垛机器人的控制系统

介绍用于物料系统的码垛机器人，采用微型计算机作为主计算机，利用分布式二级控制结构实现系统的监控和作业管理，协调各关节的运动，准确地跟踪轨迹规划，使速度达到完全可控。     

全天候移动车间巡检机器人目标定位算法

全天候移动车间巡检机器人移动轨迹复杂,为获取高精度的巡检机器人目标定位结果,提出一种全天候移动车间巡检机器人目标定位算法。优先标定得到移动车间环境的相机,获取相机参数,通过高低纹理匹配完成移动车间环境重建。然后通过相机内外参数将匹配点的图像坐标和世界坐标相关联,以此为依据估计巡检机器人的位姿。最终将得到的移动车间环境地图和周围数据相结合,采用粒子滤波算法对全天候移动车间巡检机器人位置组建的粒子群集合优化处理,通过不断迭代更新,输出目标定位结果。结果表明,所提算法可以有效降低巡检机器人目标定位时间以及联合定位误差,获取准确率更高的目标定位结果。     

管间机器人纵向移动平台模糊控制系统

针对核电站蒸汽发生器热交换管道自动化视频检测的要求,研制了管间机器人,介绍了管间机器人结构和工作原理。检测模块安装在纵向移动平台上,纵向移动平台由步进电机驱动沿导轨做间歇直线运动。在每个管间距行程中,步进电机必须有升速和降速过程,这样可以防止堵转、失步并提高效率。对无法精确建模的纵向移动平台系统,用模糊控制原理设计了步进电机的升降速曲线,给出了模糊推理的步骤。用单片机和外围电路制作了步进电机控制器,将设计结果用于控制程序设计,实验证明纵向移动平台升降速过程平稳,从导轨始端移动到末端的位置总误差在允许范围内,管间机器人样机在此基础上实现了对蒸汽发生器模型的自动化检测。     

基于SMA驱动的微型机器人系统

本文提出了一种基于SMA驱动的刚/弹耦合式微型蠕动机器人,该机器人的特殊结构不但显著地增大了其移动速度,而且使该机器人具有了主动转弯能力,在一定程度上克服了目前SMA机器人移动速度慢、只能被动转弯的缺点.同时,该机器人利用两组偏心轮自锁机构及相应的平行四边形换向机构使其具有双向移动能力.文章最后对该机器人的控制系统进行了介绍.     

输电线路巡检机器人越障控制研究

介绍了超高压输电线路巡检机器人越障控制方法。根据巡检作业任务的要求，采用遥控与局部自主控制相结合的方法,实现了巡检机器人沿线行走及跨越障碍的功能。采用基于单目摄像头定位和视觉伺服的方法，实现了巡检机器人的自主越障控制。实验结果表明，该机器人可沿线行走并自主跨越障碍，从而验证了控制系统设计的有效性与合理性。     

架空输电线路巡检机器人越障轨迹研究

提出了一种新的高压输电线路机器人越障轨迹的规划以及配合此轨迹所使用的空间定位方法,分析了轨迹规划的依据,阐述了机器人通过采用这种越障轨迹能够完成翻越防震锤的自主行走。实验结果证明该方法对于机器人的越障过程是有效的。