基于FPGA的四足机器人控制系统

针对现有控制系统的不足,提出了一种四足步行机器人控制系统构成方案,即由一个主控制器和四个子控制器构成分布式控制系统,采用现场可编程门阵列(FPGA)进行高速数据通信。主控制器进行系统协调控制、步态规划运算,并向各子控制器发出运动指令;子控制器实现相应各条腿的三个关节运动控制,向主控制器传送各条腿的运动状态数据。主控制器采用ARM9内核的32位微处理器芯片,子控制器采用C2000系列32位微控制器,彼此间通过专门设计的FPGA通信模块进行数据交换。试验运行证明,该控制系统具有良好的可靠性,能较好地实现对机器人移动平台的实时控制。     

四足机器人仿生腿结构特性及其控制系统研究

针对四足机器人整机对单个支撑腿的要求,对机械腿结构特性和控制系统展开研究。基于对四足动物腿部生理结构分析,提出具有两个主动关节和一个被动关节的四足机器人仿生腿结构,并完成运动学特性分析。通过分析仿生四足机器人控制系统功能与性能要求,提出具有开放性、模块化和结构紧凑特点的仿生四足机器人控制系统方案,基于DSP设计并实现仿生腿控制系统。实验证明仿生腿结构合理,控制系统稳定可靠且具有良好的扩展性,仿生腿系统可作为下层模块集成到仿生四足机器人系统。     

经济型多功能管道机器人控制系统的研制

针对经济型多功能管道机器人的工作特点,研制了机器人的控制系统。该系统采用分级控制方式,以C8051F单片机作为其核心控制器,完成了数据采集模块、电源模块、远程监控模块等硬件电路的设计及上位机监控系统的开发,实现了机器人的自主控制及管外监控。经试验证明,该系统运行稳定,为管道机器人的后续开发提供了开放式控制平台。     

四足机器人行走系统设计探索

仿生机器人是机器人这一大领域的一个重要分支。本文根据全国大学生机器人大赛ROBOCON赛事规则的需求,设计了一款四足机器人,采用STM32F407VET6作为主控制器,对其行走系统和平衡控制做了研究。针对四足机器人的行走系统,选用了对角小跑的步态进行行走,通过跳跃的步态方式进行翻越场地内的障碍,并且介绍了四足机器人的平衡系统。并在上位机对各方面功能进行仿真,实现了四足机器人全自动行走以及翻越障碍。     

液压四足机器人单腿阀控缸位置自适应控制研究

针对传统液压四足机器人电液伺服阀控缸系统的非线性、参数时变性、控制误差大等问题,提出了一种基于位置闭环控制的模型参考自适应控制算法。以液压四足机器人为研究背景,介绍了单腿整体结构及组成;然后,建立液压四足机器人电液伺服阀控缸控制系统模型、传递函数,并设计模型参考自适应控制器;最后,结合AMESim-MATLAB软件搭建四足机器人电液伺服阀控缸系统的控制模型,并对搭建好的测试平台进行实验。实验表明基于电液位置伺服系统的液压四足机器人阀控缸位置控制系统模型的合理性,阀控缸位置跟踪效果好、响应速度快、误差小、鲁棒性强,验证了所设计的位置闭环控制的模型参考自适应控制算法的可行性。     

仿生四足机器人控制系统设计

针对某仿生四足机器人的运动特点和功能要求,采用多个微控制器组建了一种结合了分层式控制系统和分布式控制系统优势的复合式控制系统。设计了以决策控制器、步态生成器和执行驱动器构成的三层式硬件系统及相应的外设接口,并采用模块化的设计思想开发了相应的系统软件。从而构成了一套体积小、功耗低、集成度高、实时性好的硬件控制系统平台。在该控制系统中,通信模块应用双口RAM技术及CAN总线网络实现各层之间实时有效的信息传递。最后,分别进行了CAN总线通信测试实验和电机控制性能测试实验。实验结果表明,该控制系统工作性能稳定、信息读取可靠、动态响应快捷,能够很好地满足仿生四足机器人的运动控制要求。     

一种机器人绘字控制系统的研制

简略阐述了一种机器人绘字系统的主要外形结构及其功能;详细论述了该控制系统控制器的硬件设计,它采用上位机PC与基于CAN总线的下位机通信来控制系统,该控制器主要包括PCICAN卡、dsPIC30F 6010数字信号控制器和各轴伺服舵机驱动模块。本文还讲述了PCI-9840卡的性能、dsPIC30F6010数字信号控制器的特点、机器人绘字系统四个自由度所需伺服舵机驱动模块的基本电路组成原理、基于VB6．0的上位机监控软件设计以及下位机软件的设计。     

LPG球罐检测爬壁机器人远程控制技术研究

针对LPG球罐检测爬壁机器人远程控制的技术需求,研制了一种基于WiFi的无线远程控制系统,包括爬壁机器人机载系统和上位机监控系统。其中,基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103型单片机开发爬壁机器人机载控制系统,通过WiFi方式与上位机监控系统通信,利用PWM控制方式驱动爬壁机器人电机转动;基于Visual Studio平台中的MFC框架设计上位机监控系统,采用C/S架构,利用TCP/IP协议传输数据。经实验验证,该系统能够较好地实现对爬壁机器人转向、定速和定距的远程控制。     

基于VC++与PMAC的仿生四足机器人控制软件开发

对仿生四足机器人的机构及运动学进行分析,设计了一种基于Visual c++及可编程多轴控制器PMAC的控制系统。上位机采用PC机控制,用Visual c++编写控制程序,负责处理与用户的信息交互,获取机器人各个运动参数,计算机器人运动轨迹并向下位机发送指令等。下位机采用可编程多轴控制器PMAC,用PMAC运动程序编写,负责对每个关节电动机进行伺服控制。实践证明该控制系统运行平稳。     

液压四足机器人内力抑制及实验研究

针对液压四足机器人在关节位置控制模式下引起的机器人内力问题,建立液压四足机器人单腿运动学方程和单腿动力学方程,分析机器人内力产生的机理及其对机器人性能的影响,提出基于动力学模型的机器人内力自适应抑制策略。自适应控制器利用关节理论力与实际力间的差值对位置指令进行补偿,以实现消除内力的目的。通过液压四足机器人HD平台进行控制策略验证,实验结果表明,机器人在位置控制模式下,机器人内力抑制策略可有效降低系统内力,使得机器人实际驱动力与理论驱动力接近,验证了控制策略的有效性。     

双臂单腿跳跃机器人控制系统的通信技术研究

通信是制约控制系统性能、影响控制效果的关键技术,而CAN总线本身可以保证通信的快速、实时和强抗干扰能力.但是,CAN协议只定义了物理层和数据链路层,具体的跳跃机器人控制问题上,需要应用层协议来实现.针对一种双臂单腿跳跃机器人,基于CAN总线搭建了上、下位机模式的控制系统,分析了双臂单腿跳跃机器人控制系统功能需求,设计了CAN应用层协议.实验结果证明,应用此应用层协议能够实现上、下位机间准确、高效的通信.     

基于STM32单片机的四足仿生蜘蛛机器人控制系统设计

以四足机器人为研究对象，针对四足机器人在复杂环境下稳定性较差、越障能力有限的问题，设计了一款新型的仿生蜘蛛。该控制系统设计主要包括硬件设计和软件设计，以STM32单片机为控制核心,通过PCA9685舵机控制板控制整体12个舵机。蜘蛛携带的MPU6050陀螺仪模块将蜘蛛整体的运行姿态实时反馈给中央控制器，由此调整每条腿的角度，实现整体平衡的控制。同时位于蜘蛛前方的HC-SR04超声波模块实时监控前方障碍物的距离，进行避障处理。利用Protues仿真环境分析其各项功能的可行性，并进一步完成实物的设计制作与测试。仿真与实物测试结果表明：该系统能够较好地完成预期功能，实现在非结构地形上的平衡控制、躲避障碍物、运载物资等功能，为提升四足机器人的稳定性提供了较好的解决方案。     

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.     

基于STM32和TMS320的配电网作业机器人控制系统

针对人工进行配电网引流线的搭接或更换作业危险程度高,设计了一种基于STM32和TMS320的配电网作业机器人的控制系统。其采用"主从式"的拓扑结构,主控制器(STM32F407IGT6)通过串口发送命令给机械臂控制器(TMS320F28335),再由机械臂控制器经CAN通信控制相应的电机运动,从而实现机械臂的作业。同时用C#语言编写了上位机监控界面,可实时监控机器人的运动状态,可实时修改机器人电机关节参数并存储。经测验,使用该系统控制的机器人能较好地实现配电网作业任务。     

基于Single Board RIO的四足机器人控制系统研究

针对现有四足机器人控制系统实时性与运行效率不高的问题,本文提出了一种以NI Single Board RIO为核心应用多核技术和FPGA构建的高度并行的系统平台架构,建立了一种结合分布式控制系统与分层式控制系统特点的复合式控制系统。此系统应用FPGA并行输出占空比实时变化的PWM波实现了多电机的实时控制,提高了机器人的灵活性。最后,在此平台上进行单腿控制性能测试实验。实验结果表明该控制系统具有良好的可靠性,能够实现对机器人移动平台的实时控制。     

工业机器人在线控制和远程监测系统设计与实现

针对库卡KRC4工业机器人控制系统,设计实现了在线控制和远程监控系统。该系统包含工业现场的在线控制部分和基于以太网通信的远程监测部分,使用了KUKA.Ethernet KRL作为机器人端的通信接口。在线控制部分使用TCP通信协议进行通信,使用Winform实现用户界面,同时内嵌浏览器利用ECharts实现了机器人路径的三维显示;远程监测部分使用UDP和机器人进行通信,同时在B/S模式下使用MQTT实现了高并发和多用户的在线实时监测。     

基于足端轨迹规划算法的液压四足机器人步态控制策略

设计一种液压四足机器人仿生机构,通过设定相应的坐标系为机器人进行运动学建模,并对行走过程中单腿的相位关系进行了分析。针对行走过程中足端的拖地、滑动和接触冲击等问题,提出一种零冲击的足端轨迹规划改进算法,并实现了步态规划算法设计。步态规划根据步态中各腿间的相位关系,借助四足机器人运动学模型进行逆运动学解算,求出各腿的关节角度函数,利用机构的几何关系得到各液压缸伸缩量控制函数,对试验样机各腿进行伺服驱动控制,从而实现液压四足机器人的步态规划行走。仿真试验结果表明,在该策略驱动控制下液压四足机器人行走过程连续平稳,样机足端轨迹较为平滑,躯干起伏较小,证明了该足端轨迹规划方法用于四足机器人步态设计的合理性和有效性。     

连铸结晶器振动监控系统设计

设计了一种连铸结晶器振动监控系统。该振动控制器采用STM32单片机系统实现,主要完成振动波形产生、位移数据采集、控制信号输出等功能;上位机监控采用Lab VIEW平台实现,主要负责振动波形显示、振动控制器工作状态监控及各种参数的设置工作;上下位机采用CAN总线进行通信。试验表明:该结晶器振动监控系统使用方便、界面友好、性能稳定及成本低廉,具有较高的实用价值。     

基于PLC的防爆机器人控制系统设计

可编程控制器(PLC)是一种重要的、应用场合广泛的工业控制器，它是一种数字运算操作的电子控制设备。在我们所设计的防爆机器人控制系统中，采用了PLC作为上、下位机实现对机器人的运动控制，系统具有体积小、可靠性高、抗干扰能力强等优点。文中着重介绍了该控制系统的软硬件结构，并深入分析了使用PLC对防爆机器人进行通讯和控制的具体实现方法。     

一种新型轮腿四足机器人腿部机构结构参数优化

目前对于躯体宽度可变、具有腰关节的轮腿四足机器人的研究相对较少,针对这一问题,提出了一种新型轮腿四足机器人,对该机器人的腿部机构结构参数尺寸进行了优化研究.采用Solidworks软件建立了四足机器人的整机模型及腿部结构模型;对机器人腿部机构进行了运动学分析,推导出了其腿部机构的位置正反解公式,并利用MATLAB对位置...