五指仿人机器人灵巧手DLR/HIT Hand II

基于机电一体化设计思想和最新的驱动技术,研制DLR/HIT II仿人灵巧手。该灵巧手由5个相同结构的模块化手指和1个独立的手掌构成,每个手指有4个关节、3自由度,所有的驱动器和电路板均集成在手指或手掌内。采用新型的体积小输出力矩大的盘式无刷直流驱动电动机、质量轻的谐波减速器、齿形皮带等的驱动传动方案,使手指的体积和质量得到显著减小;采用钢丝耦合传动方案,实现手指末端两个关节的1:1耦合运动;手指具有位置、力/力矩、温度等多种感知功能。层次化的灵巧手硬件结构由手指电气系统、手掌电气系统和PCI总线控制卡等组成,灵巧手具有点对点串行通信、CAN以及网络等多种通信接口。在灵巧手的外观设计中,将外观设计与灵巧手的本体设计融为一体,实现灵巧手与人手相近的体积和外观。5指灵巧手的质量为1.5 kg,手指的指尖输出力10 N。     

卡尔曼滤波与多传感器数据融合技术

本文介绍了国际上卡尔曼滤波在多传感器数据融合领域的应用,并着重阐述了IMM算法和分布式卡尔曼滤波的思想,总结了卡尔曼滤波在该领域的应用潜力.文中还介绍了在互联网络上相关的站点和新闻组的地址.     

基于样条函数的机器人轨迹规划方法

在机器人控制中,常常需要控制机器人末端准确地从空间一点移动到另外一点,而机器人轨迹规划算法在很大程度上影响了控制的稳定性和鲁棒性.对没有特殊中间路径要求的机器人控制而言,在关节坐标空间进行轨迹规划不但计算量小,而且可以避免由于雅可比矩阵奇异引起的速度失控.本文采用样条函数规划算法设计了机器人关节坐标空间的轨迹函数,通过对两种算法的比较证明,样条函数能更好地生成具有稳定性和鲁棒性的空间轨迹,这个空间轨迹不但可以避免机器人在起动和停止时由于速度、加速度引起的抖动,而且可以满足机器人快速运动的需要.最后,本文基于HIT-1手单手指模型建立了PID控制模型,并利用Simulink工具仿真对两种轨迹规划算法进行了比较.     

航天服手臂运动学建模及其关节力学特性的测试

介绍基于随动式测量机器人的航天服关节力学特性测量原理,根据舱内航天服手臂的特性建立基于 机器人运动学的数学模型,提出基于神经网络的逆运动学算法进行航天服关节角度的计算,并采用基于泛化能力的 网络构造算法进行神经网络拓扑结构的优化设计.通过实际舱内航天服手臂的关节力学特性测试实验验证测量原 理和计算方法.     

基于FPGA的无刷直流电动机控制系统设计

介绍了一种基于FPGA的无刷直流电动机控制系统及自顶向下的设计方法.该系统采用FPGA作为核心器件,极大减少了分离元件的使用,利用硬件描述语言VHDL设计在片内实现电机控制逻辑,因此系统具有极大的灵活性、扩展性和通用性,抗干扰能力强、且系统本身结构紧凑,已成功应用于机器人仿人灵巧手手指中.     

基于LVDS总线的高集成度关节伺服系统

为了提高关节的通讯速度和关节电气系统的集成度，设计了一种基于LVDS总线的高集成度关节伺服系统，介绍了该伺服系统的软硬件设计。分析了轻型臂系统的主从式通信管理，阐述了基于PCI总线的DSP控制卡和关节伺服控制器FPGA之间的串行通信协议，最后论述了基于FPGA的高速串行通讯控制器的具体实现。这套已成功应用在HIT／DLR实验室建立的轻型臂中。     

基于NIOS软核处理器的仿人灵巧手系统及控制

针对仿人形灵巧手对控制系统的性能要求,介绍了一种基于NIOS软核处理器的仿人灵巧手系统。该系统充分利用NIOS处理器集成度高、灵活性强、运算速度快的特点,实现了单个芯片完成SPI接口模块、电机控制模块、高速串行通信模块、系统控制模块等功能。作为一个新型的可编程片上系统(SOPC),它具有灵活、稳定、高效率等特点,且系统本身结构极为紧凑。     

一种星载计算机CAN总线系统设计与实现

在设计中,ARM7TDMI内核的16/32位RISC MCU是独立的地址和数据总线,而CAN总线控制器是利用地址锁存信号ALE来复用数据地址总线,同时ARM处理器为3.3 V电平,而CAN总线控制器为5 V电平,为了实现MCU与CAN总线的透明连接,提出利用可编程逻辑器件技术,在一块CPLD上实现ARM与CAN控制器之间总线的转换.同时在物理层上实现CAN总线的冗余,在协议上实现了基于CANaerospace的航天级别的通信协议.     

冗余空间机器人基座姿态无扰动路径规划

在研究冗余空间机器人基座姿态无扰动路径规划以实现在空间机器人末端进行连续路径跟踪的过程中基座姿态无扰动。提出一种具有奇异鲁棒特性的反作用零空间算法以完成冗余空间机器人关节运动与基座姿态扰动的解耦控制,其克服了传统基于反作用零空间算法中的算法奇异问题,且结合奇异鲁棒逆以及变阻尼系数克服动力学奇异,进而得到奇异鲁棒的空间机器人基座姿态无扰动路径规划算法。建立基于MATLAB/Simulink的空间机器人数值仿真系统以验证所提出算法的实用性以及可靠性,仿真结果表明提出的算法具有可行性。