基于SERCOS的博弈机器人实时控制

本文提出了一个基于SERCOS的博弈机器人实时控制系统，系统运行环境为Windows NT+RTX实时扩展，借助SERCOS总线接口的优良特性，可保证良好的实时性；硬件平台为标准的PC硬件平台，控制软件采用模块化设计，具有良好的开放性和可扩展性；外加自行开发的博弈软件，使博弈过程的人机交互良好．     

五自由度串联机器人手部特殊的转动自由度

应用反螺旋理论，讨论了当反螺旋理个ｈ≠０旋量时，允许转动轴线在空间分布规律。着重地五自由度串联机器人Ｍｏｔｏｍａｎ的运动性质作出分析，且给出其全部５种不同条件下的运动图谱。     

水下机器人通用实时控制软件研究与实现

随着水下机器人技术的市场化，水下机器人通用实时控制软件成为研究热点．本文在总结水下机器人功能的基础上提出了水下机器人通用实时控制软件的三层体系结构．并介绍了按照这一体系结构开发出的一套水下机器人通用实时控制软件．     

基于改进头姿估计方法的机器人轮椅交互控制

针对现有迭代最近点（ICP）头姿估计算法存在迭代次数偏多且易陷于局部最优、而随机森林（RF）头姿估计算法准确性和稳定性不高的问题,提出一种新的头姿估计改进方法,并基于该改进方法构建机器人轮椅实时交互控制接口．首先,分析现有迭代最近点头姿算法与随机森林头姿算法在准确性、实时性及稳定性方面存在的问题,并提出一种新的基于随机森林与迭代最近点算法融合的头姿估计改进方法;其次,为实现头姿估计到机器人轮椅交互控制的无缝连接,建立基于传统机器人轮椅操纵杆的头部姿态运动空间映射;最后,在基于标准头姿数据库分析改进头姿估计方法性能的基础上,构建机器人轮椅实验平台并规划运动轨迹,以进一步验证基于改进头姿估计方法的人机交互接口在机器人轮椅实时控制方面的有效性．实验结果表明,改进后的头姿估计方法较传统迭代最近点算法减少了迭代次数且避免了陷于局部最优,在仅增加少量运算时间的基础上,其准确性和稳定性都优于传统随机森林算法;同时,基于改进头姿估计方法的人机交互接口亦能实时平稳地控制机器人轮椅沿既定的轨迹运动．     

一种基于单神经元的机器人实时控制自适应算法研究

单个神经元具有对对象模型精度要求不高，结构简单，抗干扰能力强，可进行在线学习和无需辩识的优点，基于此，本文针对双连杆柔性机械臂设计了单个自适应神经元的控制器，并进行仿真实验，通过对竖直线轨迹的跟踪，表明单个自适应神经元算法具有全局最优性和鲁棒性，实验结果证明了该算法的可行性。     

单自由度康复训练机器人的虚拟环境设计

提出并建立了一个可用于机器人辅助康复训练的虚拟环境.虚拟环境可以提供视觉反馈,将患者控制训练机械臂的运动映射为虚拟环境中的物体的运动,并采用虚拟力势场的方法,通过机械臂为患者提供相应的力反馈.最后,利用单自由度康复训练系统对一名健康男性进行了初步的实验研究.结果表明,该系统可以实现康复训练过程中的视觉和力觉交互,为患者提供暗示和帮助,在康复训练机器人领域有一定的应用前景.     

面向冗余机器人实时控制的逆运动学求解有效方法

针对7自由度冗余机器人实时运动控制,对机器人逆运动学提出了一种新的求解方法.采用位姿分解方式,使7自由度冗余机器人逆运动学简化为4自由度位置逆运动学求解.在梯度投影法得到位置优化解的基础上,利用机器人封闭解公式求得一组优化解.通过对7自由度机器人仿真分析,表明了该方法的有效性.     

基于软体手的机器人遥操作人机交互系统研制

为了提升抓取软体物体、易碎物体的完整性,设计制作了一种基于软体手的机器人遥操作人机交互系统。研制了一种嵌入了弯曲传感器的软体主手,获取人手的弯曲电信号,以此判断人手的弯曲程度,实现对软体从手系统的遥操作。并在远端软体从手中嵌入压力传感器,获取软体从手抓取目标时的表面压力电信号,以此来判断软体手抓取目标时的力度,实现力反馈。软体手人机交互系统能够减小传统刚体机械手抓取目标的限制,可有效抓取软体或易碎目标,实验表明了其有效性。     

基于AutoCAD平台的六自由度并联机器人

本文研究基于AutoCAD平台的六自由度并联机器人在姿态给定情况下工作空间(即位置工作空 间)的几何确定方法,该方法以机器人的运动学反解为基础,得出Stewart并联机器人和6-R TS并联机器人位置工作空间的边界方程,从而得出Stewart并联机器人的位置工作空 间是6个球体的交集,6-RTS并联机器人在姿态给定时其工作空间是6个相同的规则曲面体 的交集．基于AutoCAD平台,其交集以及交集的容积可以很容易的得出,该方法是确定六自 由度并联机器人工作空间的一种简单、有效方法．     

基于串口通讯的多通道人机交互系统

介绍了系统的工作原理,建立了信息交流和控制的系统结构,将面向对象和基于事件驱动的处理方法应用于通信协议的建立和通信控制过程.结合具体通信控制单元三菱PLC和FX1N-232-BD与PC串口RS-232C的通信,编写了算法和通信控制的代码,经实验证明,通信控制系统运行可靠.     

Higher Order Real-Time Approximations in Optimal Control of Multibody-Systems for Industrial Robots

The multibody system of an industrial robot leads to a mathematical model described by ordinary differential equations. Control functions have to be determined to calculate robot trajectories which are optimal due to a given performance index subject to additional constraints. In order to solve such optimal control problems, computationally expensive methods exist. These methods have no real-time capability, since perturbations during the motion of the robot require a recalculation of the optimal trajectory within a time frame much smaller than the operating-time of the robot. Hence, a robust numerical method based on the parametric sensitivity analysis of nonlinear optimization problems is suggested. Optimal control approximations of perturbed optimal solutions can be obtained in real-time by evaluating a first order Taylor expansion of the perturbed solution. Successive improvements to the constraints in the direction of the optimal perturbed solution lead to an admissible solution with a higher order approximation of the objective. The proposed numerical method is illustrated by the optimal control of an industrial robot with three degrees of freedom subject to deviations in the payload and initial values.     

导盲机器人研究现状综述

盲人是人类社会中的弱势群体,且呈逐年增加的趋势。为盲人提供安全可靠、智能高效的出行保障,是社会进步的重要标志。分类介绍了国内外智能导盲杖、穿戴式导盲设备、手持式导盲仪、基于智能终端的导盲系统、移动式导盲机器人的研究成果。总结了导盲机器人环境感知、定位与导航、人机交互共性关键技术的研究现状。结合最新的云平台和移动通讯等技术展望了导盲机器人的未来发展趋势。     

基于VB6.0的红外甲烷检测仪串行通信的实现

针对煤矿安全生产中存在的瓦斯爆炸问题,该文以MSP430系列单片机为核心,设计了红外甲烷检测仪.其中着重介绍了检测仪的串行通信,编写了串行通信程序,使检测仪能实现与PC机的数据通信功能,并使用VB6.0编写了人机交互界面,以方便用户及时观察和处理数据,实现对检测仪的校准、复位和阈值设置等操作功能.实验结果表明,编写的串行通信程序能实现检测仪与PC的数据通信功能,检测仪能快速、准确地检测出甲烷气体的浓度,具有较高的实用价值.     

基于多模式交互的多移动机器人分布式合作系统

本文研究合作型多移动机器人系统的分布式控制方法.为了保证多机器人间合作的实时性和高效率,采用了一种分组策略,并提出了将局部感知和组内通信相集成的多模式机器人间交互方法.考虑到任务的复杂性和真实环境的非结构化特点,构建了将递阶规划技术与基于行为的反应式控制相结合的递阶混合式协调结构,并采用有限状态机模型实现了规划层与行为层的协调机制.合作垃圾清运的实验结果证明了上述方法的有效性.     

基于6参数模型的6R串联机器人运动学参数辨识

为了避免运动学参数误差辨识中存在参数不连续、计算收敛速度慢的现象,基于一种6参数模型,在DH(Denavit-Hartenberg)法建立的杆件坐标系上建立了6R串联机器人的误差模型,并给出了参数转化公式.设计了计算机仿真实验,在存在驱动器、测量仪器随机噪声误差的条件下对比了使用MDH(改进DH)参数误差模型和6参数模型的仿真辨识效果.6参数模型和MDH模型辨识后定位平均误差分别降低了96.1%和52.9%.结果显示6参数模型具有良好的完备性、连续性.6参数模型的误差参数范围可以从制造公差中得出,辨识速度高于MDH模型,通过公差控制参数范围,消除了没有达到极小性要求对误差辨识的影响.应用此方法对一台SR165型机器人进行参数辨识,定位平均误差由2.5 mm降低至0.35 mm.     

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。     

基于多串口通信的气体变送器实时测控系统软件的设计和实现

气体变送器实时测控系统是工业控制计算机,现场测量转换设备气体变送器,通信设备和网络,系统测控软件以及其他一些外围功能设备模块的有机结合.本文主要介绍了测控系统软件的设计.该软件通过对多串口的循环采集获得实时数据,并定时记录到数据库中.友好的人机界面提供实时信息的显示和查询,允许操作人员进行仪器参数的设置,并能访问数据库获得历史曲线,同时兼有报警输出和断电恢复功能,保障了安全顺利的工业生产.     

水冷壁磨损检测机器人控制系统的设计与研究

为了有效提高石化行业对锅炉水冷壁壁厚的检测效率,设计了一种磁吸附履带式爬壁机器人,并在此载体上采用分级控制系统来共同实现高空检测;首先,下位机使用ARM Cortex-M3为内核的32位微控制器,并采用模糊PID控制方法实现对锅炉水冷壁磨损检测机器人的位姿进行控制,完成直线路径跟随动作;除此之外,还配备超声波无损检测技术、图像采集器以及位移传感器等,来实现锅炉水冷壁磨损检测机器人最终管壁实时图像视频以及检测数据的采集;其次,基于Visual Studio 2010平台创建人机交互界面,实现与下位机的数据传输以及后续检测数据处理;最后,实验仿真证明该分级控制系统运动稳定可靠,上下位机能实时通讯,提高了爬壁机器人的工作速度和处理能力,有效提高检测效率,具有较高的智能化水平。     

一种双网实时串口通信的设计与实现

设计了一种跨网传输的串口通信软件,该软件采用数据收发双线程机制和数据队列线程间数据共享机制,设计了数据通信的数据帧类型校验、数据帧CRC校验和数据帧帧长校验等方法,保证数据高效性、安全性和完整性,通过速率测试和误码测试,证明该模型实现了可靠、安全和高效的串口通信,满足了在试验网和信息网之间实时数据通信的需要.