模块化群体机器人构型分析与自组装控制

源于社会性昆虫的自组织原理,自组装为群体机器人的协作提供了有效的行为模式。提出一种分布式自组装控制方法,并基于自主开发的新型自组装模块化机器人Sambot进行试验研究。采用构型连接状态表的方法对多个Sambot组成的集合体机器人的运动构型进行描述与分析,建立运动构型库。提出一种由种子机器人、对接机器人与连接机器人组成的分布式自组装系统,其中种子与连接机器人决定自组装规则,并控制构型增长;对接机器人没有任何目标构型与全局坐标信息,采用基于行为的控制器,实现与种子及连接机器人的的自主对接。用5个Sambot机器人成功演示了典型蛇型与4足构型的自组装试验,验证了控制算法的有效性。     

基于模块化设计方法的服务机器人结构设计

为了降低服务机器人的开发周期与成本,基于模块化设计方法,对服务机器人的机械结构进行了模块化划分,并对传动结构布局、传动实现、身体稳固性、模块化结构设计等内容进行了详细阐述。样机组装及实验结果表明,基于模块化设计方法的服务机器人产品开发周期短,其性能达到了设计要求。     

基于MEMS微型爬壁机器人自主控制系统设计

介绍了一种基于MEMS永磁轮式微型爬壁机器人。研究多种因素限制条件下微型爬壁机器人自主控制系统硬件和软件的设计方法。控制硬件主要包括微控制器、电磁微马达驱动器、无线收发器、电源管理、微型摄像头等模块。设计基于嵌入式实时操作系μC/OS-II的模块化控制程序,对爬壁微机器人不同行为的控制方法进行了研究,包括运动控制、能源监测、图像采集、无线传输等。制作了相应的原理样机,通过实验证明了所设计控制系统的可行性。     

基于ROS的临场可重构排爆机器人系统架构研究

在面对危险爆炸环境时,排爆机器人的临场任务具有多样性,根据不同的临场任务,机器人会在自身本体硬件的基础上,在现场对模块化组件进行快速组装,即机器人硬件方面的临场可重构。利用机器人操作系统(ROS),针对不同的硬件模块组合,进行软件重构是临场可重构机器人的软件特性。提出了一种基于ROS的临场可重构排爆机器人软硬件架构模式,在面对复杂环境时,操作人员能够根据现场不同的任务要求,对模块化设计的排爆机器人进行组装,形成硬件重构;而系统软件根据硬件模块的组装情况进行软件自重构,从而使排爆机器人具备完成不同任务的能力。排爆机器人的这种软硬件架构设计模式使得机器人在实际工作中表现出高效性、鲁棒性和自适应性。     

基于EPSON G6机器人的自动转LENS系统的设计

为了解决手机摄像头手工组装过程效率低的问题,设计了一种基于爱普生G6工业机器人为核心的LENS自动转移装置,上下料系统采用西门子PLC ST60控制的交流伺服电机实现上、下料料盘的定位,实验结果表明该装置定位精度高,能够有效地完成LENS的转移,大大降低了手机摄像头的生产成本,有效地推动了产业结构的升级。     

摄像头安装角度对机器人作业的影响分析

针对机器人使用摄像头实施相关作业的情况,在进行大量实验的基础上,研究了摄像头相对于机器人末端执行器的安装角度偏差对机器人作业精度的影响,归纳出其影响规律,结论对于有关工程项目的设计和实施有一定的参考价值。     

面向智能化生产线六模块工业机器人坐标系的建立与仿真

对智能化生产线多功能可拆卸六模块工业机器人坐标系进行了研究。通过开发的模块化机器人控制系统,设计了三维仿真与控制系统软件,验证了模块化工业机器人坐标系建立的有效性。实验和现场验证表明,机器人在智能化生产领域能够精确完成各种定位和动作,实现生产线智能化。     

NAO的单目视觉空间目标定位方法研究

为了实现单摄像头工作的双足机器人NAO的视觉定位,采用单目视觉技术,建立一个空间点定位模型。根据摄像机的小孔透视模型,将图像中的二维坐标通过几何关系映射为机器人坐标系中的三维坐标,实现NAO基于单目视觉技术对空间目标定位。进行了定位实验,实验结果误差在允许范围之内,验证了该定位方法的实际可行性。     

一种可重构模块化机器人的设计与运动学分析

设计了一种结构简单、联接方便的模块化机器人关节结构,每个模块具有统一的机械接口和电路接口,实现了接口的通用化,可以根据实际工作需求自由选择关节模块数目进行机器人的结构搭建,实现在不同工况下,满足相应的机器人所需要的自由度。用旋量理论对该模块组合的六自由度机器人进行运动学求解和工作空间分析,充分证明了模块化关节结构设计的可行性与有效性。     

全气动管道检测机器人的研制

针对人工检测地下排水管道存在入井尺寸限制及易燃、易爆等问题,设计研制了一款能适应直径600～1050 mm管道的全气动管道检测机器人。机器人通过气缸撑壁以及连杆变幅,实现了在不同直径管道的撑壁行走。采用大减速比气动马达低速旋转实现摄像头沿壁面慢速移动,从而进行对管道壁面的图像采集。设计了执行机构的全气动控制系统,根据气动逻辑原理图,通过FluidSIM软件对气动控制回路进行仿真。完成了管道检测机器人的样机制作与管道实验,验证了机器人在污水中检测的可行性。     

基于博弈论的群体机器人围捕策略研究

为了提高群体机器人围捕效率,在博弈论框架下对群体机器人围捕行为进行研究,将围捕者与围捕目标之间的行为确定为2个局中人的博弈行为。建立博弈模型,并分析了影响围捕行为中博弈双方走步策略的要素。对群体机器人围捕策略进行优化,并提出了基于博弈论的策略选择算法。通过仿真实验表明,所建模型和算法在群体机器人围捕策略研究中的可行性和优越性。     

可配置模块化工业机器人运动控制系统研究

针对工业机器人控制系统存在封闭性高,二次开发难度大、结构复杂、技术升级困难等弊端,在保证机器人稳定运行的前提下,基于Linux CNC设计构建一套可配置工业机器人运动控制系统,通过集成RTAI实时补丁,编写机器人控制算法,对机器人进行实时运动规划。为了验证模块化的系统架构设计可以适应不同机器人系统的运行要求,对工业机器人原型系统样机上进行了验证,根据驱动设备和系统需求,完成NC配置文件和通讯配置文件。通过对实验数据分析和处理,验证了运动控制系统的可行性。     

基于碳化硼外壳的辐射检测机器人的设计

针对机器人在未知危险辐射环境的辐射检测方面,提出设计一种带有智能导航功能的仿生六足机器人模型,机器人上带有RPLIDAR A1激光雷达,STM32驱动板,OPENMV摄像头,树莓派3B+主控板,温度湿度传感器等各种传感器。通过SLAM技术及ROS机器人操作系统对地形进行扫描,以STM32控制地仿生六足为基座,使其可在大多地形中进行工作;以碳化硼外壳进行外壳涂抹,减少辐射对电子元件的影响;以及树莓派远程控制及OPENMV摄像头进行有效结合的设计。实验结果证明,设计的仿生六足辐射检测机器人有在辐射地形中有效地进行工作,减少辐射检测人员受辐射影响的意义。     

基于视觉的工业机器人示教编程研究

为解决工业机器人编程过程中的局限性,提出了基于视觉的工业机器人示教编程。首先通过视觉标定,确定机器人相对于世界坐标系的方位。然后对摄像头采集到的图像进行数字图像处理,包括光线补偿、边缘检测、颜色建模及目标识别,得到示教工具在示教过程中的坐标数据,再将数据转化成机器人可执行的文件,最后通过实验验证了基于视觉的机器人示教编程方法的可行性。     

基于RSI的工业机器人开放式控制系统设计

为提高工业机器人的柔性化及智能化水平,同时满足数据的实时共享、监控,使控制系统具有可扩展性与可移植性,设计了一种基于x86平台和RSI的工业机器人开放式控制系统。引入RSI后可载入应用程序包,实现PC工控机与KUKA机器人系统的实时性数据交换。运用模块化设计思路,针对硬件系统,制定软件系统平台的各功能模块,配合Windows操作系统的数据处理能力,在保证工业机器人实时性的前提下,实现了功能的扩展性和增减性。该系统在KUKA工业机器人力反馈实验平台上进行了可行性验证,试验表明,此开放式控制系统的实时响应性良好,满足预期控制要求。     

基于模块化机器人原理的动态雕塑品

提出基于模块化机器人原理的动态雕塑品的体系结构。这种动态雕塑品是采用塑料模块(如乐高模块)组装而成。分析了利用乐高模块建立动态雕塑品的计算机实现方法。通过实例验证这种算法的有效性,并以2010年上海世博会吉祥物为例,解释说明这种方法的可行性。     

一种教学机器人控制系统的设计与实现

文章介绍了一种基于32位ARM处理器LPC2212和实时操作系统μc／osⅡ的教学机器人控制系统的硬件设计及软件实现。实验结果表明了系统设计的合理性和可行性。     

自重构仿生四足机器人运动学分析及仿真

自重构模块化机器人是由多个相同的单元模块构成,可以在复杂环境中独自完成各种构型和工作姿态.在分析自重构模块化机器人单元模块机构的基础上,提出一种由10个相同单元模块构成的自重构仿生四足机器人,建立其运动学模型,运用D-H法推导出该机器人的正运动学和逆运动学方程,将设计出的机器人三维模型导入Adams/view中进行运动仿真分析,验证该机器人运动的可行性与设计的合理性.     

集成激光制造系统的开放式控制研究

针对激光制造系统的发展要求,提出了一种开放式集成激光制造系统,该系统将激光器控制模块、测量模块、机器人模块和计算机控制模块等进行集成,采用模块化设计方法,各模块功能独立,实现了主控计算机对各控制模块的协调控制.其中激光器由PROFIBUS-DP现场总线控制,机器人由运动控制器控制.解决了传统激光制造系统结构封闭,专用性强,难于实现柔性化制造的难题.通过实际应用,进一步证明了该系统的开放性和可控性.     

模块化外骨骼机器人设计方法

提出了一种针对原创设计的模块化方法,将其运用于外骨骼机器人的设计中。利用KusiakChow聚类算法将机器人零部件模块化,采用2个优化评价准则进一步进行优化设计。模块化的外骨骼机器人可以通过重构迅速满足多种康复需求和市场需要。此方法可以运用于其他原创设计概念设计阶段的模块化优化,从而达到在概念设计阶段将设计模块化的目的,使产品能通过模块化实现快速功能拓展和易于后期维护。