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,...     

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。     

航模直流无刷无感电机调速控制系统设计

针对航模用无传感器无刷直流电机的特点,设计开发了其专用调速控制系统.首先分析了无传感器无刷直流电机的位置检测方法、PWM调制方式和启动策略等控制原理.接着以MEGA8单片机为核心设计了硬件系统,对几个关键控制电路给出了原理图并进行了详细阐述.最后还给出了系统控制多种航模用电机的测试结果.     

基于Kinect的仿人机器人控制系统

为实现对具有16个自由度仿人机器人的姿态控制,采用Kinect传感器对人体姿态的坐标数据进行采集,根据坐标信息利用Processing软件开发基于SimpleOpenNI库的上位机软件,建立人体关节模型,并利用空间向量法对仿人机器人的步态规划以及重心控制算法分析,解析各关节的转动角度,经由无线WiFi模块向仿人机器人发送指令以控制舵机的运动,最终实现对机器人的控制,搭建了基于Kinect传感器的测试平台.测试结果表明:仿人机器人上肢在运动范围内无死角,通过对重心的控制,下肢可实现简单的步行,符合预期效果.     

Integrating a flexible anthropomorphic, robot hand into the control, system of a humanoid robot

This article presents the approaches taken to integrate a novel anthropomorphic robot hand into a humanoid robot. The requisites enabling such a robot hand to use everyday objects in an environment built for humans are presented. Starting from a design that resembles the human hand regarding size and movability of the mechatronical system, a low-level control system is shown providing reliable and stable controllers for single joint angles and torques, entire fingers and several coordinated fingers. Further on, the high-level control system connecting the low-level control system with the rest of the humanoid robot is presented. It provides grasp skills to the superior robot control system, coordinates movements of hand and arm and determines grasp patterns, depending on the object to grasp and the task to execute. Finally some preliminary results of the system, which is currently tested in simulations, will be presented.     

电动汽车制动与能量回馈技术研究

基于电动汽车用直流无刷电机制动与能量回馈的工作原理,提出一种简单且有效的能量回馈制动的控制策略。在刹车时,通过改变逆变器开关管的导通序列来控制反向力矩,由此制动能量可以回馈到电池内,以此增加纯电动汽车的续航里程。PSIM仿真和样机实验结果表明,该方法有效地实现了电动汽车的能量回馈。