两轮自平衡机器人双闭环PID控制

两轮自平衡机器人是一个非完整的欠驱动系统,由两个独立且共轴的电机通过驱动车轮来控制机器人的平衡和行走。两轮自平衡机器人是一个倒立摆系统,极不稳定,需要施加有效的控制手段才能使其平衡。文章用牛顿力学构造了系统的非线性数学模型,并简化为线性模型,通过双闭环PID算法控制机器人的平衡。实验结果表明,此方法可以使机器人有较好的稳定性。     

输电线巡检机器人行走动力特性与位姿分析

根据跨越超高压输电线路障碍物的类型,提出一种新的双臂自主越障巡检机器人机构。该机器人采用复合轮爪机构在架空地线上连续行走并跨越障碍。由于架空地线呈悬链线状,机器人在连续行走过程中会出现上坡和下坡,对行走动力特性的影响非常明显。在上坡时行走电动机提供驱动力矩,在下坡时行走电动机提供制动力矩,以保持匀速巡线。详细分析了机器人在架空地线上行走时所处的加速、匀速、减速和停止的各个状态,驱动机器人所需的驱动力矩以及它们与机构参数之间的关系,并应用优化方法给出各个状态电动机驱动力矩最小时,机器人机构参数对应的最优解,为巡检机器人的设计和控制系统方案的确定提供了理论依据。     

输电线路巡线机器人机械结构设计分析

针对为了满足500 kV高压输电线路巡检作业要求,提出了一种新型的巡线机器人结构设计方案。该机器人采用对称式机械结构,由两个完全相同的吊臂组成,再加上中间主梁加两个转动关节连接起来,从而研制了巡线机器人样机,并着重阐述了行走单元、开合单元、压紧单元、旋转单元等四大功能单元。在室外搭建了一个1∶1的比例模拟500 kV输电线路及其障碍物的环境,样机在此环境下,完成了行走和越障实验,验证了机器人结构设计的合理性,越障功能的快速性和稳定性。     

基于STM32的智能巡线象棋机器人(英文)

本文描述了一种以STM32微处理器为核心的智能巡线象棋机器人。其系统硬件主要包括检测电路、主控电路、电机驱动电路、舵机驱动电路和拨盘开关等,本文详细介绍了该系统的硬件结构和软件流程。该机器人由后轮电机驱动,根据红外传感器采集到的路径信息来确定机器人的实时位置,并由前轮安置的舵机1对机器人的行进方向进行调整。机器人机械手的张开角度由舵机2进行控制,使其在行进过程中能够快速准确地移动棋子。实测表明,该智能巡线象棋机器人可以较好地完成任务。     

基于PLC控制的ROBOCON智能参赛机器人系统的研制

为参加全国大学生机器人电视大赛(ROBOCON)而开发了智能移动机器人系统,详细论述了该系统的组成、工作原理及特点。基于PLC的硬件系统简单、可靠且适应性强,仿人智能控制和闭环PID模拟速度控制实现了机器人巡线定位功能。经过第四届ROBOCON的考验,证明该系统具有较好的稳定性和可靠性。     

基于PLC控制的ROBOCON智能参赛机器人系统的研制

为参加全国大学生机器人电视大赛(ROBOCON)而开发了智能移动机器人系统,详细论述了该系统的组成、工作原理及特点.基于PLC的硬件系统简单、可靠且适应性强,仿人智能控制和闭环PID模拟速度控制实现了机器人巡线定位功能.经过第四届ROBOCON的考验,证明该系统具有较好的稳定性和可靠性.     

保安巡逻机器人的行走及其控制系统研究

研究了一种用于超级商场、大型物流仓库、高层建筑等大型场所的巡逻保安机器人,本文主要研究了机器人的行走系统的结构,行走系统的驱动、控制模块.该机器人可以在平整的地面行走,前进10m的误差小于10mm,经过运行实验说明该系统具有良好的性能.     

外场驱动无缆微型机器人的行走机理

提出了一种以管道外磁场来驱动控制微型管道机器人行走的方法，基于振动原理实现了微机器人的行走。其特点是采用无缆驱动方式，使机器人可靠性和实用性都得到提高。其原理是通过管外时变振荡磁场频率的改变，借助微机器人磁致伸缩合金微驱动器的磁机耦合作用，将时变振荡磁场能转换成机器人弹性腿的振动机械能；上下弹性腿的刚度系数不同，可将微驱动器的轴向振动转化为机器人的径向振动从而实现机器人的行走。介绍了系统组成及工作原理，对行走机理进行了基础性研究，建立了机器人运动方程。实验表明机器人系统切实可行，实现了微机器人的场外无缆驱动控制。     

外磁场驱动无缆微型机器人行走特性的分析

研制了以超磁致伸缩合金为驱动器的微型管道机器人,提出了一种以管外磁场无缆方式驱动控制微型管道机器人行走的方法,使其可靠性和实用性都得到提高。控制原理是通过管外时变振荡磁场频率的改变,媒介于微机器人磁致伸缩微驱动器的磁机耦合作用,将时变振荡磁场能转换成机器人弹性腿的振动机械能,从而实现机器人的行走。介绍了系统组成及工作原理,然后对行走动态特性进行了深入研究,得出了基于振动原理的微机器人移动速度和牵引力的方程式。试验表明机器人系统切实可行,能实现微型机器人的外磁场无缆驱动控制。     

一种独轮车机器人的动力学建模及俯仰平衡控制

针对一台3驱动独轮车机器人系统,分析了其动力学特性并给出了一种可以实现其前后俯仰平衡运动的控制方法。根据行走轮与地面接触的非完整约束特性,引入Chaplygin方程建立系统的动力学模型,结果发现独轮车机器人是一个具有6个独立广义速度、3个欠驱动自由度的欠驱动系统。考虑车体俯仰平衡运动的力学子系统,采用部分反馈线性化方法,将其中的欠驱动车体俯仰角线性化,并选择车体俯仰角和行走轮转动角为输出,设计了系统俯仰平衡运动的非线性控制器。最后通过数值仿真控制与物理样机实验验证了所设计控制器的有效性。     

质心调节式巡线机器人机械本体的结构设计

依据高压输电线路特点及巡检要求,设计了一种质心可调节的巡线机器人机械本体的结构,满足在线行走和跨越简单障碍的性能,具有一定的爬坡能力。运用CAD和UG软件对巡线机器人进行二维图纸绘制和三维建模工作,经过反复的结构优化,最终完成了巡线机器人的机械本体结构的设计。     

一种球形机器人的运动特性分析

本文中的球形机器人是一种新型行走机器人,属于非完整欠驱动系统。它利用两个电机作为动力输入,通过改变配重重心的位置实现了球形机器人沿任意方向的运动。由于已有的研究结果无法使球形机器人的运动控制按照一个系统的运算法则运行,所以本文规划了多种球形机器人的基本运动轨迹。从理论上计算球形机器人按照规划轨迹运动的反解和控制方法,为球形机器人的实验提供了理论依据。     

一种新型轮腿配合式管道机器人设计

本文提出一种新型轮腿配合式管道机器人的设计思想。这种机器人通过轮式驱动和腿式驱动二者的相互配合,兼有轮式机器人移动速度快及腿式机器人环境适应能力强等优点。文章对整体方案进行设计,针对腿式驱动系统,做了步态协调与机器人行进分析,设计的凸轮机构及重心偏移系统,实现了机器人腿式行进时的平稳行走,设计有一定创新性。     

机器人行走运动控制系统

机器人行走运动控制系统主要的工作是带动机器人运动,为了实现这一功能,我们采用了直流电机做驱动,这主要是考虑到它的调速、起动、制动及控制等方面的优点。对机器人行走运动的总控制由单片机89C52完成,其中包括了测速、控速和驱动三大部分。对直流电机的测速,则使用了转速发送脉冲器根据电机的不同转速产生相对应的脉冲,并选用M法进行测速。针对机器人通常是轻载的特点,主要采用的是混合调制控制。在驱动控制方面,为了保证对电机控制的准确和稳定,同时减小功耗,采用了大功率MOS管作为驱动。     

凸轮控制驱动式四足机器人控制系统设计

采用主从式控制模式,研究了凸轮控制驱动式四足机器人的控制系统.简要介绍了四足机器人的机械系统,包括行走系统和转弯系统,分析了凸轮控制驱动的参数原理.在此基础上,采用主从式控制方式,设计了四足机器人的控制系统.分别从控制函数原理、硬件结构和软件结构三方面,重点讨论了以8051单片机为控制器的行走机构和转向机构的控制系统设计.     

光传输管道清洗机器人控制系统设计与研究

在对光传输管道的结构特点进行调研分析基础上,对用于清洗此类管道的机器人控制系统进行了研究。设计了包括视觉系统和机器人行走控制两部分的运动控制系统。视觉系统负责采集数据并对数据进行处理后计算机器人的偏移量和偏移角度;机器人行走控制主要由纠偏控制与舵角控制两部分构成,形成一个以舵角为被控对象的闭环控制系统,基于视觉系统实时获取的偏差信息,通过控制算法进行在线实时纠偏,不断消除位姿偏差达到机器人跟随管道中心线的目的。该机器人运动过程匀速、平稳,结构简单,控制灵活,系统工作稳定,在直线行走过程中,行走10m后机器人距离中心偏差≤1cm,其为进一步对光传输管道的污染控制进行研究提供了平台。     

小型仿人机器人系统的设计

提出了一款新颖的小型开环控制双足行走机器人系统,该系统由机械系统、驱动系统和控制系统3部分组成.关节自由度为21个,比目前流行的小型机器人的17自由度增加了4个自由度,实现了机器人的协调稳定运动,SSC-32舵机控制器的应用使机器人的运动程序编写更加便利,从而可以使设计人员把主要的精力用于动作的设计.     

一种基于CPLD的巡线机器人手臂定位控制系统设计

在讨论电力线巡线常用的设备和方法基础上，分析了巡线机器人的结构、检测系统及运动行为规划。根据控制对象的时序要求，抽象出控制系统的行为描述，设计了具有状态及保护、定位功能的有限状态机，最后由可编程逻辑器件加以实现。首次将有限状态机应用在巡线机器人控制系统上，改进了软件设计为主的设计方法。实验室110kV模拟线路上的实验结果表明：该系统很好地实现了机器人运动关节的控制及系统的定位保护功能，响应速度快，可靠性高。     

基于MSP430的移动式弹跳机器人控制系统设计

为了提高机器人在未知环境中的运动和生存能力,设计用于燃爆式移动弹跳机器人的控制系统,以MSP430单片机为控制主体,实现弹跳驱动、行走驱动和实时采集周围环境信息等功能。试验表明:控制系统能实现机器人的弹跳和行走驱动等功能的控制。     

基于齿轮传动的结构仿生螃蟹机器人设计

基于螃蟹的结构特性,运用仿生学原理设计了一款由八只足和两只钳螯组成的仿生螃蟹机器人。控制行走步进电机驱动齿轮曲柄摇杆机构实现螃蟹机器人的横向行走、转向等基本动作,控制升降步进电机驱动齿轮齿条机构实现钳螯的升降,控制摆动舵机实现钳螯的左右摆动,控制抓取舵机驱动两不完全齿轮双摇杆机构实现钳螯的抓取。该仿生螃蟹机器人传动灵活、动力传递效率高、维修方便,有很好的路况适应能力。该机器人在复杂路况下进行搜救与探测等方面,具有较好的应用潜力。本文为极端环境下的多足仿生探测机器人的传动设计提供了借鉴和参考。