基于双对角匀强电场的柔性触觉传感器研究

触觉感知是智能装备获取外部信息,并提升自身安全和人机交互共融性能的必备手段。以静电场唯一性定理为基础,提出一种能够检测接触位置的柔性触觉传感器模型。在一柔性矩形弱导电面的四周设置连续的强导电线电极,并在对角处引入偏置激励,从而在与弱导电面的对角呈一定角度方向构建匀强电场。进一步通过对两组对角电极分时施加偏置激励,则可以分时在两个不同方向形成匀强电场。基于匀强电场中位置与电势的线性关系,通过获取弱导电面内某点的电势值进而确定该点的位置坐标,实现接触位置的检测。传感器采用三层结构,包括弱导电层,中间隔离层和信号引出层。采用COMSOL软件对导电面不同结构形状和不同接触面积对电场分布的影响进行仿真,并制作了传感器样品。仿真和试验结果表明,提出的用于检测接触位置的触觉传感器原理可行,对于100 mm×100 mm幅面大小的触觉传感器,具有较好的检测精度。     

一种直线插补算法及其在机器人中的应用研究

针对基于PLC控制器的机器人实现直线插补的问题,对在降低控制器硬件配置和性能要求的条件下实现机器人直线插补的方法进行了研究,提出了一种基于等时间间隔的直线插补算法,即等时间周期法。该算法可以通过改变插补周期调整插补精度,从而改变插补算法所需的控制器运行速度和数据存储空间。在自主研发的四关节冲床上下料机器人上,采用松下FP-X型PLC作为控制器,对提出的插补算法进行了实验和验证,对插补误差进行了定性和定量分析。研究结果表明,所提出的插补算法完全能够在无插补指令的PLC上运行,并满足直线插补精度的要求,这对降低机器人的开发成本具有重要意义。     

基于改进Sobel算子的图像边缘检测及其嵌入式实现

针对经典Sobel边缘检测算子存在数字图像边缘定位精度不高和提取出的边缘较粗等缺点,给出了在边缘定位精度和提取的边缘粗细两方面相应的算法改进:在原有水平和垂直模板的基础上新增6个方向模板,提高了定位精度;对提取出来的边缘在其3×3领域内进行细化.同时,给出了边缘检测在德州仪器DSP--TMSDM642上的嵌入式实现.实验证明,改进算法在嵌入式图像处理系统上能得到较为理想的边缘信息,为后续图像分割等提供了较好的平台.     

多LED组合照明设计的关键技术

多LED组合型光源在灯具设计中应用日益广泛.多LED组合型光源既可以通过把多颗LED芯片直接封装在一个单体内,也可以把多颗封装好的单芯片LED光源在PCB设计时进行组合,两种实现途径决定了LED光源在尺寸、传热性能、可维护性等方面存在较大差异.LED串并联方式直接影响各LED支路的电流均衡性,为了确保各LED串联支路电流一致,文章给出了驱动设计中常用的几种方案.除此之外,还给出了利用普通环氧PCB板进行传热设计的解决方案,达到了与铝基PCB板相同的传热效果.     

具有压力和位置检测功能的气囊型触觉传感器

为了提高机器人与外界环境的安全交互性能,基于导电面电势分布理论和封闭气体压缩定律提出一种适用于机器人曲表面的触觉传感器模型,实现了接触位置与接触压力的检测。传感器采用三层结构,包括导电层、压缩气体隔离层和信号提取层。为了适应任意曲面形状,降低导电层电势非线性分布影响,采用机器学习算法对电势分布模型进行重建。采用COMSOL软件对传感器导电层进行物理建模与仿真,并制备了传感器样品。仿真和实验结果表明,提出的触觉传感器模型可以定制于机器人曲表面上,并能实现接触位置和接触压力的实时检测,可用于人机信息交互。     

基于GPRS网络的移动机器人远程监控系统设计与实现

介绍了自行开发的半自主远程控制移动机器人系统的软硬件设计方案。以TI公司TMS320LF2407A型号的DSP芯片为机器人小车控制器核心,简要介绍了系统的整体构成。重点阐述了以DSP微控制器为基础实现移动机器人的精确定位,详细介绍GPRS无线数据传输协议的制定,实现了机器人远程监控系统的设计。     

基于卷积力矩观测器与摩擦补偿的机器人碰撞检测

针对常规工业机器人在未知环境下运行时可能产生碰撞的安全性问题,提出一种新型的机器人碰撞检测算法. 设计卷积力矩观测器,通过实时观测关节输出力矩与动力学估计力矩的偏差实现机器人碰撞检测. 为了避免机器人处于不同位姿、运动状态等情况下关节摩擦对机器人碰撞检测的干扰,采用静态LuGre模型对关节摩擦进行补偿. 通过对实际工业机器人的运动监测,辨识出更加准确的静态LuGre模型参数. 该碰撞检测算法无需加速度信息,避免了对位置反馈信息二次求导所带来的计算误差. 关节力矩基于关节伺服驱动的电流信息获取,无需安装专门的力/力矩传感器,从而在常规工业机器人无需额外配置的情况下,只需采集机器人关节驱动电机电流和位置信息即可实现碰撞检测. 通过人与机器人交互实验验证了该碰撞检测算法的有效性.     

移动机器人双目立体视觉测量系统研究

研究了一种用于移动机器人进行三维感知的被动双目立体视觉测量系统。首先建立了该系统的数学模型,然后针对其双通道图像同时采集和大数据量快速处理的需要,采用了基于多媒体DSP芯片DM642硬件系统构架,并应用了一种基于SUSAN角点特征的区域匹配算法。实验表明该系统测量速度快、精度高。     

基于Voronoi图法的移动机器人路径规划

研究了一种在随机静态环境条件下移动机器人的路径规划方法.在环境地图信息的基础上,运用Voronoi图理论,建立了移动机器人运行的无碰撞路径网络.按特定的算法将给定的移动机器人起始点和目标点连入该路径网络,然后采用Dijkstra最短路径搜索算法,找出一条从起点到终点的最短路径.最后控制机器人沿着找到的最短路径运行到目标点位置,实现移动机器人的智能避障.整个系统以TI公司生产的TMS320LF2407A型号数字信号处理器(DSP)为控制器的核心.     

大功率负载交变恒流驱动系统研究

本文介绍了一种大功率负载交变恒流驱动系统的设计方案,并针对其特殊应用场合下存在的非线性、时滞性或强耦合性,采用将改进型Bang-Bang控制和一种新型模糊免疫PID控制相结合的闭环控制算法.该新型模糊免疫PID控制器由一个采用了简化临界比例度整定法的增量式PID控制器和一个基本免疫比例控制器串联而成,免疫比例控制器的非线性函数由模糊推理来实现.实验结果表明,该系统运行良好,输出稳定,波纹小,调整速度快,具有良好的鲁棒性和较强的抗干扰能力,工程应用价值高.