小型仿人机器人控制系统设计

本文提出了一种以ARM9为主控制器的新型的仿人机器人分布式控制系统。单片机和外部计数器组成关节控制器。主控制器和关节控制器之间采用USB通信。从而实现了控制系统的小型化和低功耗。通过该系统控制小型仿人机器人完成了行走实验。     

仿人机器人的分布式控制系统设计

针对仿人机器人系统自由度多,实时性与可靠性要求高的特点,设计了基于CAN总线的具有Windows与RT-Linux系统的双主机的主控层结构的分布式控制系统,整个控制系统采用集中管理分散控制的方式,按照控制系统的结构和功能划分为主控层、通信层、协调执行层3层。CAN总线与一般通信总线相比,它的数据通信具有较强的实时性,并且CAN总线连线简单,降低了系统连线的复杂程度,增强了系统的可靠性。其中基于Windows的控制系统负责仿人机器人关节电机的调试以及传感数据的显示;基于RT-Linux的系统实现机器人的实时运动控制。实验表明提出的分布式控制系统操作简便、安全可靠、实时性强,能充分满足仿人机器人系统调试与运动控制的要求。     

仿人机器人分布式控制系统设计与实现

针对BHBIP-1型双足步行机器人对控制系统的实时性和稳定性要求,设计实现具有3层结构的分布式控制系统,包括基于PC104的主控层、CAN总线通信层和执行层,给出上位机、关节位置伺服控制器的硬件及控制软件设计方案。样机调试结果表明,该控制系统性能良好,机器人行走过程稳定,抗干扰能力强。     

仿人机器人分布式控制系统研究及实现

采用分布式控制方式设计了仿人机器人控制系统,运用CAN总线将主控计算机、关节控制器、力传感器连在一起,分散了信息处理和控制任务,提高了机器人智能程度.基于DSP为核心的关节控制器的设计,采用了智能体数字舵机作为动力装置.引入反馈控制,提高了关节控制器控制精度,以及通过全双工串行通信方式实现数字舵机的控制,改善数据传输方式.     

仿人预测控制在双足机器人步行控制中的应用

基于零力矩点(ZMP)的预测控制是目前双足机器人步行控制中最先进的方法,但是预测控制需要比较精确的预测模型,在环境扰动导致模型失配时,预测控制的性能下降较快。为了解决这个问题,利用仿人智能控制对环境误差具有较强抑制的特点改进预测控制。探讨了在步行控制中引入仿人智能控制的必要性和仿人智能控制改进预测控制的可行性,并设计了仿人预测控制器。最后通过仿真实验验证了新的控制器对双足机器人步行控制的有效性。     

仿人机器人及其步态控制

仿人机器人是最能代表人类用工程方法进行自我克隆的能力的智慧结晶。它可以具有类人的外貌特征和运动功能,以及视觉、听觉、触觉、接近觉、味觉等智能感知能力,可在未知环境中独立行走,与人进行一定程度的交流,其技术研究是当今机器人领域的前沿和热点。本文就近年来机器人平台的发展和步态控制的研究近况进行综述,分别概括各方向的发展动态和目前仍然存在的问题。     

CAN总线在仿人机器人运动控制系统中的应用

文章先对CAN总线进行了介绍，然后把CAN总线应用到仿人机器人中，设计出一种适合仿人机器人的分布式运动控制系统，并给出了详细的设计过程。整个控制系统层次清晰，结构灵活，对仿人机器人的进一步发展具有积极的作用，同时为现场总线在仿人机器人中的应用提供了重要的参考。     

仿人机器人概述

１引言现阶段 ,机器人的研究应用领域不断拓宽 ,其中仿人机器人的研究和应用尤其受到普遍关注 ,并成为智能机器人领域中最活跃的研究热点之一。研制与人类外观特征类似 ,具有人类智能、灵活性 ,并能够与人交流 ,不断适应环境的仿人机器人一直是人类的梦想之一。世界上最早的仿人机器人研究组织诞生于日本 ,１９７３年 ,以早稻田大学加藤一郎教授为首 ,组成了大学和企业之间的联合研究组织 ,其目的就是研究仿人机器人。加藤一郎教授突破了仿人机器人研究中最关键的一步———两足步行。１９９６年１１月 ,本田公司研制出了自己的第一台仿人步…     

仿人机器人奥林匹克竞赛及其示范演示系统

在回顾中国机器人足球的基础上提出社会机器人与机器人文化概念,论述支撑机器人文化的社会机器人发展策略及机器人文化的研发平台,即仿人型机器人奥林匹克竞赛系统,重点说明机器人奥林匹克竞赛的定义、意义以及比赛项目的分类方法;同时介绍哈工大机器人创新基地研究开发的机器人奥林匹克示范演示系统的总体构思,该系统将成为我国发展机器人文化的理想平台。     

基于现场总线的仿人型机器人控制系统

文章介绍了先进仿人型机器人的控制系统结构,分析了其中分布式控制系统的一些特点,提出了一种基于现场总线的无缆仿人型机器人控制系统,从而较好地解决了控制系统性能与自载特性之间的矛盾。     

基于FPGA的仿人机器人面部驱动系统

针对单片机在处理多任务事件时的延时问题,提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的驱动系统设计方案。根据FPGA的多任务可并行处理特点,分别进行设计和验证并通过在一片FPGA上统一实例化模块,简化了驱动系统的硬件结构。实验表明,基于FPGA的驱动系统可有效提高面部表情控制准确度和表情再现速率。     

ADXL203型双轴加速计在机器人足部感知系统中的应用

仿人机器人要实现在复杂环境下稳定行走,仅仅依靠地面反力信息远不能满足应用要求,此时足部的倾角信息显得更为重要。脚面倾角可以反映地面倾斜状态,是仿人机器人稳定控制的一个重要依据。利用ADXL203双轴加速度传感器与DSP(TMS3202811)实现对倾角信息的实时高速采集与处理,并通过实验证明了倾角传感器在机器人足部感知系统中是可行的。     

基于体感的仿人机器人步态学习与控制

针对现有理想化步态动力学模型规划方法复杂、人为指定参数过多、计算量大的问题,提出一种基于体感数据学习人体步态的仿人机器人步态生成方法。首先,用体感设备收集人体骨骼信息,基于最小二乘拟合方法建立人体关节局部坐标系;其次,搭建人体与机器人映射的运动学模型,根据两者间主要关节映射关系,生成机器人关节转角轨迹,实现机器人对人类行走姿态的学习;然后,基于零力矩点(ZMP)稳定性原则,对机器人脚踝关节转角采用梯度下降算法进行优化控制;最后,在步态稳定性分析上,提出使用安全系数来评价机器人行走稳定程度的方法。实验结果表明,步行过程中安全系数保持在0~0.85,期望为0.4825,ZMP接近于稳定区域中心,机器人实现了仿人姿态的稳定行走,证明了该方法的有效性。     

仿人机器人动态步行控制综述

综述了仿人机器人动态步行的研究历史和研究现状。归纳了动态步行的特点,分析了动态步行稳定性判定方法,介绍了基于ZMP的姿态稳定判据和基于庞加莱映射（Poincaré Map）的步态稳定判据。总结了仿人机器人学习适应复杂地面环境步行的方法,概述了动态步行控制实现的典型解决方案,指出了动态步行控制中待解决的问题,并探讨了未来的发展方向。     

仿人机器人步态规划反馈控制研究综述

仿人机器人步行稳定性是机器人领域重要研究内容之一。介绍了仿人机器人常用的步态规划方法,划分为非反馈式和反馈式的两种步态规划算法。总结了反馈式步态规划主要研究的内容,并以世界著名Asimo、HRP、KHR和Darmstad仿人机器人为例,描述仿人机器人具体反馈控制方法和过程。探讨了仿人机器人步态反馈控制中有待研究的内容。     

基于接触力信息的仿人机器人ZMP测量系统

针对现有仿人机器人零力矩点(ZMP)测量系统的力/力矩传感器不直接触地导致不能充分反映脚底各部位受力的问题,设计了一种基于地面接触力信息的具有传感器阵列的ZMP测量系统。介绍了传感器信号多级放大、采集及处理的软硬件系统,应用CAN总线接口实现了与外部上位机的通信。所设计的系统已应用于实际仿人机器人。步行实验表明:该系统能有效完成步行中ZMP的实时测量和脚底各部位受力信息的实时采集、计算与通信,简单易实现。     

基于锁相环倍频的BLDCM速度控制系统设计

介绍一种基于锁相环六倍频速度采集的无刷直流电机(BLDCM)控制系统,以高性能处理器STM32为核心控制元件,采用锁相环倍频技术实现对电机转速的高精度控制.该系统包括处理器、驱动电路、逆变电路、倍频电路和电机,其中倍频电路对三路霍尔信号实现六倍频处理,输出作为系统的速度反馈.经仿真和实际测试,所设计的锁相环六倍频电路,...     

类Lyapunov理论在类人形机器人任务空间内跟踪的应用

考虑了类人形机器人的各种不确定因素,提出了其手臂控制的新方法.基于类Lyapunov方法,设计出具有鲁棒性功能的任务空间控制器.该方法得到的控制器不但在有限确定时间内达到稳定跟踪,而且不需要雅可比矩阵求逆,对一定类型的外部干扰具有鲁棒性功能.最后通过数值仿真显示了所得结果的有效性及其应用方法.     

基于一级倒立摆模型仿人机器人控制算法研究

针对仿人机器人步态行走不稳定的问题,以倒立摆为控制对象,建立仿人机器人步态行走数学模型。以仿人机器人姿态角和位移建立双闭环控制系统,采用PID控制算法对仿人机器人姿态角和位移进行调节。以19自由度仿人机器人进行实验验证,表明了所采用仿人机器人步态行走系统PID控制算法的正确性及高精确度。系统响应稳定,超调<0.3%,调节时间<0.2 s,关节输出相对误差最大值为2.25%,可实现仿人机器人稳定的步态行走。     

拟人机器人上肢运动检测系统的研制

介绍了拟人机器人上肢运动检测与控制系统。以高准确度电位器为传感器,设计了检测传感电路。为克服长线传输中的干扰,设计了电流信号传输电路,并对所设计电路的非线性进行了标定。设计了拟人机器人关节轴极限位置保护开关及控制电路。实践证明,该系统能够得到上肢运动的比较理想的静态和动态结果。