两栖仿生机器人研究综述

概述了两栖仿生机器人的发展过程,主要从腿式和蛇形两方面介绍国内外两栖机器人的研究现状,分析了目前两栖机器人研究存在的一些难点问题,并展望了两栖机器人的未来发展。     

机器人关节用高精度交流伺服系统研究与实现

机器人关节驱动要求满足响应速度快﹑运行稳定及精度高等性能指标,其关键是通过转矩控制及位置调节器设计来满足要求;首先针对非理想反电势的永磁交流伺服机,对转矩构成进行了推导,分析了转矩和反电动势、占空比的关系,提出了一种基于离线反电势测量实现了抑制转矩脉动的控制方法;其次,位置伺服采用了模糊自适应PID控制器实现位置的快速跟踪控制,采用此法能够克服单纯使用PID控制存在的超调和振荡,使系统输出超调明显减小,定位精度得到提高。在实验系统中,采用以英飞凌公司的XC167CI控制系统和功率MOSFET逆变器组成的伺服系统,实现了速度阶跃响应时间<20ms,速度稳定精度±2%,转矩精度±1%。整个过程速度响应迅速又运动平稳,位置能也迅速跟踪给定信号,且位置响应无超调;证明所提出的方法对于提高系统的性能是有效的,最后将其成功应用于自行研制的高压输电线巡检机器人控制系统中,获得了满意的效果。     

基于无线控制的仿生六足步进机器人的设计

本文描绘了一种无线控制的仿生六足步进机器人的控制方法,行进原理与结构。这种机器人两组足交替行走,用于支撑机器人的重心落在一个固定三角形的区域内,使得机器人在行进过程中没有侧翻的可能性。用步进电机控制可以用来实现这种机器人的精确定位,六足所具有的高自由度可以使得机器人的运动非常灵活,可广泛应用于管道、地质勘察、探险、搜救等工作中。     

仿生蛇形机器人的设计及研究

对蛇的身体结构和运动形态进行了分析,掌握了蛇的运动模型,分析了蛇在蜿蜒运动过程中的受力情况。通过对蛇行运动的研究,结合结构设计、控制系统设计等,设计一条13关节的仿生机器蛇,实现蜿蜒前进、转弯、蜷缩、抬头等动作。并对仿生蛇的设计提出一些看法,结合实际,对其未来发展提出建议。     

电动喷涂机器人中的步进电机控制

本文详细介绍了步进电机的位置控制、速度控制以及连续轨迹示教机器人中的关键技术－－轨迹再现控制。同时阐明了用8031单片机设计步进电机控制器的原理和实现方法。     

基于嵌入式Linux的仿生多关节机器人通信系统研究

针对机器人通信系统存在随着通信距离的增加通信频率降低的问题,提出基于嵌入式Linux的仿生多关节机器人通信系统。首先,根据仿生多关节机器人通信系统的硬件结构,选择系统硬件类型;其次,在系统硬件的支持下,采用嵌入式Linux通信控制器,设计机器人上位机通信连接;最后,基于通信连接设计仿生多关节机器人的通信采集、处理环节,完成仿生多关节机器人通信系统开发。实验结果表明,开发的系统可以实现机器人的远程通信,并且随着通信距离的增加,该系统的通信频率仍保持在90 Hz以上。     

实用机器人制作讲座（十）——步进电机在机器人中的应用

在前一讲中我们已经介绍了用普通连续运行的DC电机驱动机器人。DC电机价廉,较小体积却提供较大转矩,而且很容易适配各种机器人的设计。然而通用DC电机不太精确。没有伺服反馈机构和测速计,不能看出DC电机旋转     

清窑机器人控制系统的研究

针对工业中使用的回转窑进行窑衬清理,根据其作业要求,以单片机控制技术为核心,成功研制出窑衬清理机器人的控制系统。论文首先介绍了机器人系统的组成,然后介绍了机器人控制系统的总体方案及通讯程序、硬件电路和软件设计。     

Configuration Design and Intelligent Stepping of a Spherical Motor in Robotic Joint

Reducing the number of joints in robotic arms can save both space and number of actuators. Incubation of spherical joint carrying inserted permanent magnets on its surface by a semi-spherical stator implanted with electromagnets can provide such advantages. The developed forces between the permanent magnets arranged on the rotor surface (rotor poles) and the activated electromagnets inside the stator can produce the required torque for joint motion. Such arrangements are called spherical stepper motors (SSM). This work presents a modeling and configuration design for such joints. An intelligent scheme is developed for activating the appropriate pairs of electromagnetic stator poles to achieve the targeted motion. In addition, an algorithm is built for obtaining numbers, positions and an effective arrangement of rotor and stator poles. Reaching acceptable arrangements can produce wider motion range in different directions. Dimensionless charts for electromagnetic forces are created using the FEM. These charts are used in investigating a single step motion using a simple fuzzy scheme.     

基于PLC的数控车床装料机械手控制系统设计

本文介绍了数控车床装料机械手的工艺流程,提出了基于PLC的控制系统解决方案。分析了步进电机的控制原理和实现方法,并对顺序控制过程进行了阐述,同时,设计了控制梯形图。     

基于超声电机的护理机器人的设计与实现

以超声电机为驱动元件,设计并实现了双平行四边形结构的护理机器人。根据行波型超声电机的特性,利用调节频率的方式结合闭环理论进行速度控制,利用查表的方法实现了圆形轨迹的控制。实验结果表明,该系统运行稳定且精确。     

多模块蛇形管道打磨机器人的设计与分析

设计了一种由多个模块构成的蛇形管道打磨机器人,各个模块之间可以快速拆装,其中驱动模块为机器人在管道中前行提供动力牵引.该机器人可以主动适应内径为250 mm～450 mm的直管道、弯管道及其组合管道,可以在管道内部实现以打磨作业为主的作业功能.同时,提出了适用于蛇形管道打磨机器人自身过弯管的速度模型,通过对机器人的力学分析得出各个模块之间相互作用力的计算方法及影响机器人在管道内部转体运动发生的因素.在ADAMS软件中进行了虚拟样机仿真验证,初步验证了蛇形管道打磨机器人的通过性并得出机器人在管道内部前行的最佳匹配.最后,搭建了实验平台,制作了机器人真实样机,验证了机器人对内径为250 mm～450 mm管道的适应性、通过性及作业效果.     

机器人骨关节的研究

提出了一种新型的机器人多自由度关节结构，该结构不仅体积小，重量轻，而且使用空间极大，使得过去许多应用场合下，使用多个单自由度的关节通过连杆连接实现的多处自由度动作的功能由一只这种新型的关节结构就可完成，大大简化了机构，降低了复杂性，提高了灵活性，使得机器人的应用场合不断向微型化，小型化拓展，对该结构进行了数学建模，模型的仿真表明：两自由度协调控制的快速性、稳定性等指标均能得到较好的满足。     

控制六足仿生机器人三角步态的研究

基于仿生学原理,在分析六足昆虫运动机理的基础上,对六足仿生机器人的三角步态运动原理进行了分析.论文涉及六腿机器人步态研究的一些基本参数的描述,讨论了用相对运动的原理研究步态的方法,结合慧鱼机器人组合包中的构件拼出六足仿生机器人.该机器人模型结构简单,设计独特,能前进和后退,且能避开小型障碍物.基于三角步态运动原理对其进行了反复实验,实验结果表明六足仿生机器人具有较好的机动性和稳定性.     

基于自适应干扰估测器的协作机器人关节速度波动抑制方法

针对协作机器人对高载荷自重比和高精度速度控制的需求,设计了基于双定子永磁同步电机和谐波减速器的关节模块,利用双定子结构提升了电机的转矩密度。为了提高关节速度控制精度,将摩擦等低频非线性因素、电机转矩波动和谐波减速器传递误差对关节速度波动的影响等效为关节系统的输入力矩干扰,并对其进行补偿以抑制关节速度波动。为提高干扰估测精度,提出一种基于双干扰估测器与自适应算法的方法。双定子电机性能测试结果表明,相较于单定子结构,本文的双定子电机转矩密度提升11%。关节速度控制实验表明,与单纯的比例-积分速度控制器相比,采用本文方法,关节的低速稳态波动误差的均方根减小约40%～60%,中、高速稳态波动误差的均方根减小约30%～40%,速度控制精度提升。     

四足仿生机器人嵌入式多关节伺服控制器的研究

介绍了DSP芯片TMS320LF2407的原理,开发了基于CAN总线的多关节伺服控制器．针对四足仿生机器人关节控制的应用,在DSP中采用流水线采样策略和带修正函数的自调整模糊控制规则,有效地克服了机器人关节轨迹跟踪控制中耦合、力矩非线性等因素的影响．控制驱动的集成化提高了移动机器人的速度和负载容量．     

基于万向式关节的模块化自重构机器人

提出了一种基于万向式关节的模块化自重构机器人——UBot．该机器人模块结构紧凑、刚性好、运动灵活,具有运动、重构和处理任务的能力．它由许多标准模块组成,模块均采用万向式结构的正立方体外形,具有4个可以与相邻模块连接/断开的连接面．设计了钩爪式连接机构,它可以快速可靠地与相邻模块连接/断开,该连接机构连接后具有自锁功能,节省能量．设计了模块电气系统．最后进行了连接机构和机器人运动实验,证明了UBot系统的可靠性和运动灵活性．