基于PMAC的SCARA机器人运动控制研究

利用PMAC作为运动控制器，对KLD-400型SCARA机器人进行了运动控制，在对机器人进行正逆运动学分析的基础上，借助于PMAC提供的循环缓冲区，利用VC＋＋6．0语言开发了运动控制软件，以实现机器人的示教、搬运、搭积木等控制，并可进行正逆运动学分析．     

SCARA机器人结构优化设计与运动分析

为了设计出一种在结构和传动性能上更为优越的SCARA平面关节式机器人,在传统设计的基础上,根据装配机器人的总体要求和主要技术参数,在SolidWorks环境下,对SCARA机器人进行了三维模型设计,并选择减速电机与同步带配合传动为最终方案;通过分析SCARA装配机器人的结构及特点要求,采用丝杠螺母与花键母配合的方式,对主轴结构进行了优化;在SolidWorks Motion模块中进行运动学仿真,得到运动方向的曲线图,证明了该方案的合理性,为物理样机的制造提供了借鉴和依据.     

SCARA装配机器人的应用

结合为完成放射性物质装配任务的ＳＣＡＲＡ装配机器人的设计实例，介绍了该机器人工作原理、控制过程、多个末端执行器自动换接技术，并实现以主－从控制和ＰＴＰ控制两种方式完成作业．     

四自由度SCARA机器人控制系统研究

传统的机器人大多采用封闭的体系结构,其缺点是不能适应不同的应用场合,不便于不同软硬件平台移植。基于此,提出一种以Otostudio软件和计算机可编程自动化控制器(CPAC)作为软硬件研究平台的方案,并在该平台上开发SCARA机器人的控制系统,设计开发了一款具有良好开放性、移植性和拓展性的机器人控制系统。本系统利用Otostudio软件编写SCARA控制系统界面及底层运动模块,实现机器人的示教-再现控制,同时使用MATLAB对SCARA机器人的轨迹规划进行了仿真,验证参数设计的合理性。通过示教再现测试,其误差较小,满足控制要求。     

类SCARA机器人多目标性能优化

以类SCARA硅片搬运机器人为研究对象,在机器人运动学和动力学的基础上,分析其工作空间、全域条件数、固有频率、误差影响系数各项性能,并针对这4项性能指标进行多目标优化.将机器人机构杆长参数作为设计变量,以工作空间等4项指标作为优化目标,给出杆长约束和相对工作空间系数约束,利用基于BP神经网络算法的多目标遗传算法进行优化计算,采用遗传算法优化神经网络的结构,来提高BP神经网络的预测精度,减少运算时间,最终得到1组最优杆长.采用优化后的机器人机构杆长可以使机器人各项性能指标有较大提高.     

参数化SCARA机器人小臂结构设计研究

为优化SCARA机器人小臂结构,提高机械性能,将有限元分析方法应用于SCARA机器人小臂结构设计.首先通过三维建模软件ProE对SCARA机器人小臂参数化建模,利用有限元分析软件对SCARA机器人小臂仿真分析.然后根据有限元分析结果以小臂主要尺寸作为输入参数,应力、应变和质量为输出参数,对SCARA机器人进行多目标优化.结果表明小臂最大应力减少20.4%,最大应变减少11.7%,质量减少6.0%.     

基于NAO机器人的目标识别与运动控制

为了让NAO机器人能准确行走至目标位置,针对NAO机器人在目标识别中存在的坐标精度问题,搭建了基于NAO机器人的目标识别行走系统。在NAO机器人目标定位与行走实验中,采用单目视觉定位算法来确定目标位置,并在改变NAO机器人与目标的相对位置后进行了多次测量;通过坐标的误差补偿,使目标位置的坐标误差缩小至2cm左右,满足了精度要求。     

基于目标轨迹的SCARA机器人电机参数预估

针对机器人伺服电机选型问题,以SCARA机器人模型为研究对象,提出1种基于目标轨迹的伺服电机参数预估方法。通过D-H法建立SCARA机器人的运动学正逆解模型,运用Lagrange法建立刚体逆动力学模型,为实现机器人点到点的精确运动和预估电机参数提供理论依据。基于选定的运动规律和设定的路径,分析驱动关节的转速和驱动转矩特性,初步选取驱动关节处的伺服电机型号。在Solidworks Motion中进行运动仿真分析,验证了所选伺服电机的合理性。     

水下机器人运动控制神经网络的结构与学习方法

对水下机器人运动控制神经网络的结构与学习方法进行了研究,提出了带有局部回归结构的控制器网络结构、分步计算的运作过程、教师样本的生成方法以及变系数学习方法。水下机器人“Ｔｗｉｎ－Ｂｕｒｇｅｒ”的水池实验结果,验证了本文所提方法的有效性。     

SCARA GRB400机器人系统模糊模型建立的研究

为解决机器人的建模问题,依据SCARA GRB400型工业机器人动力学模型,介绍了一种自适应模糊控制(AFC)算法.利用模糊系统估计机器人系统中的非线性,并进行数学模拟,利用李雅普诺夫定理证明了其稳定性.为检验设计的自适应模糊控制器,将AFC应用于工业机器人的轨迹跟踪.工业机器人仿真结果表明,设计的自适应模糊控制方案有良好的跟踪能力和稳定性,很好地克服了机器人系统中存在的非线性、不确定性、强耦合等因素的影响.     

仿人头颈部机器人跟踪运动控制

仿人头颈部机器人是仿人机器人的一部分,负责对视觉目标进行动态跟踪。为了能够精确跟踪目标,在系统运动学建模过程中,将机器人视场中心的视线作为一个具有伸缩自由度的连杆加入头颈部结构的运动学模型。通过双目视觉系统计算得到的目标点位置在数学模型上成为连杆机构运动的目标位置。为了使具有冗余自由度的头颈部机器人的运动更符合人类的动作行为,对用于消除运动学奇异点的阻尼最小二乘逆解算法进行了改进。改进后的修正算法不仅能够使机器人在运动过程中避开奇异点,而且能够实现算法上的关节限位,保证机器人运动的关节舒适度,使其更符合人类的行为习惯。仿真实验表明:这种算法在很大程度上提高了机器人运动的可靠性和稳定性。     

多关节型机器人的运动控制算法

本文对多关节型工业机器人的连续轨迹控制问题作了一些新的探讨,提出了满足机器人运动平稳性要求的控制算法,分析了控制算法误差和关节运动误差对机器人手部轨迹的影响,并在此基础上提出了关节运动误差的最优分配方法及对关节控制函数进行优化处理的新方法。以上的理论与算法均以“6R”机器人为例,在MC68000微型计算机上进行了模拟计算,结果表明,本文提出的算法具有控制精度高、易编程及运算快等优点。     

水下机器人运动控制和仿真的数学模型

水下机器人是一个复杂的非线性对象，建立水下机器人普遍、规范、实用数学模型的问题备受关注，本文给出了这样一种模型，其特点是：（１）取类似线性系统状态方程的形式；（２）只涉及矩阵乘积运算；（３）为表达粘性水动力提出一合理简化方案；（４）把所有可能用于操作控制的量，便于进行多种操作控制；（５）考虑了海浪影响，所给出模型可直接用于控制和仿真。     

仿生水下机器人运动控制方法研究

近年来仿生技术在水下机器人上的应用已经成为水下机器人的重要研究方向之一.仿生水下机器人采用尾鳍提供前进动力和改变航向,比传统的桨舵具有高效性和高机动性.根据仿生水下机器人水池试验结果讨论了其运动性能,并在此基础上提出了仿生水下机器人运动控制方法,最后通过仿真试验验证了该方法.根据试验结果得出,针对现阶段仿生水下机器人的运动能力,其控制内容和控制方法是合理、有效的.研究和试验表明,符合实际的仿真模型与可行的运动控制方法使仿生水下机器人运动性能得到了不断的完善和改进;最终实现"仿生-Ⅰ"号的纵向速度控制、艏向控制和深度控制,从而使其具有大范围的转移能力.     

两轮自平衡机器人动力学建模与运动控制

为兼顾低成本、小体积,可实现负重行走的运动控制,设计了一种基于姿态传感器的两轮桌面式小型机器人SmallRot-I.介绍了机器人的系统构成,包括机械结构部分和电气结构部分.使用Lagrange方程对此机器人进行了动力学建模,并采用双闭环PID算法对此机器人分别进行了系统仿真和实物的控制.机器人负重保持自平衡行走和转向运动时的仿真结果和实物控制结果证明了机器人物理系统和控制方法的合理性与有效性.     

全自主足球机器人的运动控制系统研究

全自主足球机器人要完成踢球任务,需要一个快速可靠的运动控制系统,但是大多数以前的电机控制系统都是基于MCU或DSP系统的．为此,提出基于PC104总线控制的直流伺服电机控制系统,介绍了运动控制系统的组成、电动机控制板和系统控制软件．该控制系统具有体积小、功能强、反应速度快和控制简单等特点,完全可以满足足球机器人的运动要求,并可应用于其他小型装置的电动机控制系统上．     

基于dsPIC的全向足球机器人运动控制系统

介绍了基于dsPIC数字信号控制器的全向足球机器人运动控制系统的设计和实现.结合运动控制系统的体系结构框图说明了系统各部分之间的关系,硬件方面采用4片dsPIC对4个电动机进行模块化分级控制,并介绍了系统硬件电路的设计.软件方面给出了主控程序流程图,阐述了电动机转速测量算法、PID控制算法以及4个控制器间的通信.该运动控制系统已应用于中型组全向足球机器人比赛中,机器人响应迅速、运动灵活.实验证明该运动控制系统运行稳定、可靠.     

堤坝检测水下机器人运动控制系统的研究

堤坝检测水下机器人是为查找江、河、湖、海中各种堤坝的裂缝、破损等质量问题而设计的开架式水下机器人.文中介绍了堤坝检测水下机器人的运动控制系统,详细讨论了自动扫坝控制过程的运动控制算法和基于船位推算的导航方法.在综合考虑垂向和纵向自由度的运动能力的基础上,利用S面控制算法设计了运动控制器,使得水下机器人能够在垂向和纵向运动上取得协调,从而跟踪指定的路径.采用强跟踪卡尔曼滤波进行船位推算,解决了系统的导航问题.最后通过外场试验验证了整个运动控制系统的可行性和可靠性.     

履带式变形机器人楼梯攀爬运动控制研究

针对楼梯等常见障碍物,提出了一种履带式变形机器人攀爬楼梯控制方法.对机器人运动控制系统进行总体设计,构建了机器人爬楼梯摆臂运动模型并研究了机器人爬楼梯控制策略,对机器人进行了整体测试和爬楼梯实验后,得到摆臂角度与电机速度之间的约束关系.结果 表明,履带式变形机器人爬楼梯台阶数实验误差较小,验证了设计的可行性.     

两轮自平衡机器人运动控制研究

轮式移动机器人是典型的不完整控制系统,其自身的不确定性影响控制的性能.以两轮自平衡机器人为研究对象,建立了机器人的运动学与动力学模型.利用多惯性传感器信息融合建立的基于T-S模糊模型的模糊控制器有效地解决了两轮自平衡机器人平衡控制的问题,并同时对轨迹跟踪的问题进行了探讨.仿真结果表明,通过多惯性传感器的信息融合建立的控制器对于机器人的平衡和跟踪问题是有效的,并在实际的实验中得到了验证.