多舵机控制在类人机器人上的应用

舵机控制器是机器人的重要部件.采用一种新颖的利用单片机产生多路控制舵机用PWM的方法,利用单片机内部定时器,采用分时复用技术,在不增加任何硬件电路的前提下,用单片机实现多达24路PWM输出.该方法取代了传统的使用分立元件产生PWM波的方法,大大减少了分立元器件数目及电路连线,改善了系统可靠性,提高了控制精度,并成功用在17自由度仿人机器人的控制系统中.     

通用关节型机器人舵机控制系统的研究与设计

本文介绍了基于VC和Atmega 16单片机的一种调试工具的开发,这种调试工具使用方便,人机界面丰富、通用性强等特点,既可以供关节型机器人爱好者进行入门级图形化调试,又可以满足研究者更直观、精确的开发需要。     

FPGA的仿生机器人多路舵机控制器设计

为了实现对多路舵机的精确控制,介绍了一种基于FPGA的多路舵机控制器设计方案,可应用于仿生机器人的动作控制。所设计的控制器硬件包括FPGA控制器、舵机、隔离电路和电源滤波电路;软件设计主要包括寻址模块、ROM模块和PWM发生模块。仿真实验表明,本设计的多路舵机控制器能较好地控制每个舵机平稳运行完成动作组,并能更改ROM中存放的数据,增加PWM信号路数,可设计任意动作组。     

模糊控制在机器人定位控制中应用

介绍了模糊控制在机器人定位控制中的应用。通过模糊控制，克服了实际系统中死区，正、反向阻力矩不等等非线性因素给控制带来的困难，采用自调整因子，得到精确定位，并使超调得到有效的控制。文中给出了实验结果。     

多自由度遥操作机器人可靠性控制研究

本文针对多自由度遥操作机器人的可靠性控制问题进行了研究,采用时延估计在线获得机器人系统的未知动力学和外界干扰,并在控制过程中加以补偿.这里,我们利用一些满足一定概率分布的不相关的随机变量来表示遥操作机器人的概率性执行器故障.通过考虑遥操作机器人的概率性执行器故障和控制时变时延,我们建立了新的遥操作机器人模型.在此基础上,研究了遥操作机器人的可靠性控制.通过使用Lyapunov稳定性方法和随机系统理论,得到了遥操作机器人的执行器概率分布依赖的渐近均方稳定的充分性条件,其中该条件是以线性矩阵不等式的形式给出,从而非常便于计算机转化为凸优化问题进行求解.最后用一个仿真算例来验证本文给出方法具有以下作用:首先,在考虑遥操作机器人的概率性执行器的故障的情况下,本文提出方法可以很容易地得到控制输入时延的上界;其次,在不考虑遥操作机器人执行器故障时,本文提出方法依然可以使用;最后,在考虑遥操作机器人的概率性执行器故障时,本文提出的方法都可以为其设计理想的控制器.     

视频融合在机器人遥操作中的应用

在机器人遥操作系统中，目前普遍采用预测仿真的方法来克服信号传输时延对遥操作的影响。但虚拟环境与实际环境往往不是完全一致的．因而仅仅依靠仿真图形来辅助完成遥操作任务是不可靠的。针对预测仿真的不足，本文详细介绍了视频融合中的关键技术．使仿真图形能精确的与视频图像相匹配．从而直观的为操作者提供仿真模型与真实机器人运动是否一致的信息．辅助操作者正确可靠的完成遮操作任务。     

基于多传感器的机器人遥操作人机交互系统

为了增强机器人人机交互系统的自然性,提出了基于多种传感器的非接触式人机交互系统设计方案,系统通过检测操作者手部动作和手部位置姿态的变化实现机器人的遥操作。研制了肌电传感器,获取手臂上一对拮抗肌上的表面肌电信号,并以此来判断机器人操作者的部分手部动作;利用Kinect体感设备和惯性测量单元获取手臂三维位置和姿态角信息。通过网络将人手的动作及位置姿态发送至机器人控制系统,以完成对机器人的控制。系统综合多种传感器的优点,极大减小了传统接触式交互方式对操作者运动范围的限制,实现了自然交互,实验表明了其有效性。     

多自由度舞蹈机器人的制作

本机器人是通过一个舵机控制器控制若干个安装在机器人支架上的舵机转动或停止,使机器人能按照预先设计的步骤做出各种动作。只要你会使用电脑,你的机器就会舞动起来。安装几个舵机就有几个自由度,也就相当于有几个人体关节。     

双舵机模糊控制在智能车控制中的应用

在智能车系统的设计中,转向控制直接影响着智能车的性能,若采用普通的PID控制算法,前车轮在不断的偏转过程中连续性并不是很理想。提出了模糊控制算法,并且在硬件上采用双舵机分别实时地控制每一个前轮的转角,有效地解决了系统的快速性与稳态误差之间的矛盾。大量的实验结果表明,该方法可以明显地提高智能车系统的性能。     

基于MVC的移动机器人网络控制系统

随着互联网的迅速发展,通过互联网进行远程控制成为了一个热点.通过采用MVC(model-view-control)设计模式,提出了一种机器人远程控制架构.同时,在整个架构之中加入了代理模块,通过对代理特点分析以及逻辑结构设计,使得整个架构得到完善,实现了对机器人的动态管理.该网络控制系统适于不同的远程用户对机器人的进行控制,系统具有易用性、自主性、可移植性和易扩展性等特点.     

Following control approach based on model predictive control for wheeled inverted pendulum robot

Personal robots, which are seen as tools that will be needed to support our aging society, will be expected to support the comfortable lifestyles of healthy young people as well as the elderly. However, excessive and premature robot support may adversely impact the physical abilities of their human owner/operators. In this paper, the authors propose a personal robot equipped with wheeled inverted pendulum control that can carry baggage and follow the human being. Since such robots could remove the drudgery associated with carrying luggage, their use could also encourage people to go outside and walk briskly, which could contribute to improved health management. This paper proposes a novel control approach for a robot following the human being. The proposed approach employs a model predictive control that facilitates consideration of several types of upper and lower level constraints a personal robot would require. The effectiveness of our proposed approach was then verified in experiments using a prototype personal robot.     

Intelligent control for the vision-based indoor navigation of an A-life mobile robot

Realizing steady and reliable navigation is a prerequisite for a mobile robot, but this facility is often weakened by an unavoidable slip or some irreparable drift errors of sensors in long-distance navigation. Although perceptual landmarks were solutions to such problems, it is impossible not to miss landmarks occasionally at some specific spots when the robot moves at different speeds, especially at higher speeds. If the landmarks are put at random intervals, or if the illumination conditions are not good, the landmarks will be easier to miss. In order to detect and extract artificial landmarks robustly under multiple illumination conditions, some low-level but robust image processing techniques were implemented. The moving speed and self-location were controlled by the visual servo control method. In cases where a robot suddenly misses some specific landmarks when it is moving, it will find them again in a short time based on its intelligence and the inertia of the previous search motion. These methods were verified by the reliable vision-based indoor navigation of an A-life mobile robot.This work was presented in part at the 8th International Symposium on Artificial Life and Robotics, Oita, Japan, January 24–26, 2003     

基于ARM的智能机器人语音控制应用研究

智能机器人作为机器人的研究热点,为机器人的交互提供一种方便有效的接口很重要。语音交互是一种最熟悉最自然的交互方式。在我们的个人计算机上具有丰富的软硬件资源易于语音识别技术的实现,但这也会限制了机器人的应用场合。而基于ARM的嵌入式语音识别系统可以嵌入到机器人对象内部,更适合机器人的应用需求。本文详细介绍了语音识别技术的原理,嵌入式语音识别技术的实现,机器人的语音控制技术,实验结果表明采用该方法实现机器人的语音控制可以达到方便,有效的控制效果。     

基于ABB机器人的遥操作控制系统设计

工业机器人传统的编程与控制方式受距离空间限制,不便对机器人进行远程控制、控制不灵活。针对工业机器人的远程控制进行了研究,设计了基于ABB工业机器人的遥操作控制系统。在本地上位机上设计操作者界面,实现本地和远程程序的变量同步,以TCP/IP协议与ABB机器人控制柜通信,直接通过以太网对远程端的机器人进行控制和管理。在仿真和实验中,通过分析机器人对上位机给定轨迹的跟踪效果验证了系统的有效性。仿真和实验结果表明该系统能对远程ABB机器人进行有效的控制,可以让机器人代替人在恶劣的工作环境中作业,并提高工业生产效率。     

人工心理情感模型的个人机器人

以心理动力学中心理能量概念为基础,根据情感能量守恒定律,建立了情感状态能量分布描述空间和情感状态的概率描述空间,分析情绪状态的变化过程,提出情绪状态自发转移过程的隐马尔可夫链及其模型算法.利用MATLAB建立相关情感状态变化的仿真研究平台,研究情感状态的变化规律.根据以上人工心理情感模型及其变化规律构建出个人机器人综合研究平台软、硬件体系结构,并通过该系统的实际运行实验验证了其有效性.     

Modeling and simulation of an artificial muscle and its application to biomimetic robot posture control

The shape memory effect exhibited by Nitinol wire can be utilized to construct an artificial muscle. The muscle is activated by an electric current, which produces heat and initiates a phase transformation. The Nitinol artificial muscle stress–strain–power relationship was determined by experiments, and a mathematical model was developed. The artificial muscle model was utilized for the posture control of a biomimetic underwater robot. The optimal activation patterns for height, pitch, and roll postures were determined. Simulation results for the height postures are in agreement with the experiments. The separation between the center of gravity and the centroid of the robot has a stabilizing effect on pitch and roll postures.     

机械手臂的多模型预测控制

针对机械手臂的非线性特点,提出了基于隶属度函数的多模型预测控制方法。该方法首先根据机械手臂的特点,选择合适的调度变量,将机械手臂的工作空间划分为若干个工作子空间,在每个子空间内的平衡点处对机械手臂进行线性化处理,得到相应的线性子模型,从而得到机械手臂的多模型表示;其次针对每个线性子模型设计局部预测控制器,使其在相应的子空间内达到控制要求;最后选择梯形隶属度函数与局部预测控制器进行加权求和,获得全局多模型预测控制器,以对机械手臂进行控制。仿真结果表明,当机械手臂的工作条件在大范围内变化时,全局多模型预测控制器的控制性能远优于常规PD控制器,达到了预期的控制目的。     

混合摄像机视觉伺服机器人研究与应用

针对单目视觉机器人工件抓取与放置精度不高的问题,提出了基于位置的混合摄像机视觉伺服系统,采用Eye-in-hand和Eye-to-hand摄像机结合的模式,建立混合摄像机视觉机器人系统以实现工件的精确放置.Eye-in-hand摄像机实现对工件的定位和抓取,Eye-to-hand摄像机用于确定机械手爪中心轴线与工件中线的偏差,确保工件精确放置在期望位置.实验结果表明:该混合摄像机视觉伺服机器人系统能将工件准确放置在期望位置.