西瓜收获机器人

为解决农业劳动力老龄化和农业劳动力不足的矛盾,日本开发了一系列针对不同用途的农业机器人.农业机器人有其本身的特点:一般是在室外工作,作业环境较差,但在精度上不象工业机器人要求那样高;农业机器人的使用者不是专门的技术人员,而是普通农民,所以技术不能太复杂,价格也不能太高.本文介绍日本京都大学从上述立场出发,开发的西瓜收获机器人.     

KUKA机器人运动学算法的研究

如今传统的工业机器人示教编程方式已很难满足生产要求。解决此问题的有效途径之一,就是采用离线编程技术。离线编程技术需要机器人仿真系统的支持。逆解分析是机器人运动学分析的一个重要组成部分,是进行机器人控制和轨迹规划的前提和基础。针对KR系列KUKA运动学进行了分析与研究。其中运动学模型的建立主要采用Denavit.Hartenberg(D-H)参数法。D-H参数法相对成熟,在机器人运动学分析中得到广泛应用。最后给出了KUKA机器人运动学逆解的显式求解结果,以KUKA KR-16机器人为例,验证了算法的正确性,并在仿真环境中进行了测试。     

单足气动跳跃机器人的基于时间事件控制方法

传统的单足跳跃机器人高度控制多采用基于状态的控制方法,这种方法由于使用位置传感器,机械系统和控制系统都较为复杂.本文提出了一种只使用触地开关的基于时间事件的控制方法,简化了系统的设计.建立了包含气动特性的动力学模型,通过仿真分析了该控制方法的特点,在机器人样机上验证了算法的有效性.仿真和实验结果表明基于时间事件控制的机器人在保证系统具有相同稳定范围、收敛速度的同时,比基于状态事件控制的机器人更简单、跳跃高度调节更灵活.     

机器人自适应控制—计算力矩法

基于李雅普诺夫直接法理论本文提出了一种新的机器人操作器自适应控制方法——计算力矩法.这种控制方法既考虑被传统计算力矩法所忽略了的机器人操作器真实参数与估计值之间的误差,又考虑机器人操作器高速运动时系统参数的快速变化.这种控制方法具有自适应性,因而不必事先知道系统参数;在闭环系统中,能保证机器人操作器动力学系统和参考模型之间的误差渐近趋近于零.最后,举出一例验证此法.     

架空线检查机器人

电力或通信架空线路可以称作是现代社会的生命线,必须保证其完好不受损坏.为此对架空线路要经常检查.以前的自动检查机都无法通过绝缘子等障碍物,所以效率低,为提高检查效率,开发了架空线检查机器人.架空线检查机器人的特点架空线检查机器人系统由控制装置和机器人本体两部分组成.控制装置放在地上,以东芝的FA3100E个人电脑作为控制电脑,还包括各种显示器,伺服控制器和通信设备等;而机器人本体则包括驱动各动作轴的马达及其传动装置、摄像机的电池等部件.此机器人系统的特点是在伺服控制器与伺服传动装置之间,以及在摄像机与图像接收器之间的信息传递都是无线的,这样就可以减小机器人本体的体积、重量及能量消耗.因而可以提高控制功能.机器人具有通过地上控制装置对前方监视摄像机的图像进行图像处理,推断出机器人本体围绕架空线的振动周期,从而使平衡轴动作以抑制机器人本体振动的功能.     

新型工业机器人语言及解释器设计与实现

工业机器人广泛应用于各行业自动化生产线上,为满足不同生产控制要求,需要具有一定的可编程能力.然而,现有的高级编程语言的很多高级特性在工业机器人中并未使用,且学习难度大,不适合作为现场编程语言.研究设计了机器人语言和工业机器人语言解释器,通过C语言开发实现.机器人语言设计基于现有的编程语言,针对工业机器人的控制要求加入特殊功能设计;解释器用于解释运行机器人语言,从而使工业机器人具有现场编程能力.     

具有拨土功能的轮腿一体化机器人结构设计

针对矿井灾难环境特点,采用三维建模软件设计了一种轮腿一体化机器人.该机器人采用轮腿一体式结构,具备了腿式机器人和轮式机器人的运动优点.分析了在不同环境下机器人采用的行进方式(即机器人步态),增强了机器人的环境适应能力,并且设计了基于多传感器信息的运动控制系统.该系统能够完成灾难矿井下的环境探测、信息获取以及机器人步态控制等功能,为矿难救援工作提供了重要的信息.     

基于多机器人的微机器人足球比赛系统

微机器人足球比赛是将多机器人的协调控制、实时视觉系统、无线电通信、策略知识库系统、多传感器融合及计算机软/硬件等各种技术综合在一起的非常复杂的智能机器人应用系统.文中主要介绍能作微机器人足球比赛的MRS—1型多机器人系统.该系统由三部分组成:第一,组成球队,并能进行足球比赛的多微机器人系统;第二,对多机器人进行控制的主控系统,包括:对足球比赛的动态环境(包括自己和对方)做全面了解和分析的实时视觉系统,对各机器人与主控系统之间起联络作用的无线电通信系统,以及根据动态环境产生比赛策略的主计算机系统;第三,比赛环境,包括:比赛场地、球及裁判员,在整个比赛过程中,场外人员不允许用操纵杆、口令或其它方法干预比赛,机器人完全独立、自主地进行比赛,因此这种微机器人足球比赛是能考验机器人的智能化程度和自主性的新方法.微机器人足球比赛不但会推动多机器人系统的各种关键技术的发展,而且也会促进实际足球比赛的战术策略的发展.     

微型机器人的发展动向

自工业机器人问世以来,其种类日益繁多、性能不断改进、工作领域也在继续扩大.从深海到宇宙空间,在各种人体所不能承受的极限环境条件下都能找到机器人的应用。目前,机器人又开始进入一个新的发展领域:巨型系统(如全自主控制的高人工智能无人航天站)和微型系统.本文只涉及近年来国际上微型系统的发展动向。     

人工神经网络在机器人技术中的应用

一、智能工业机器人的特征工业机器人是一种具有多轴的多功能运动的自动装置，各轴的运动顺序、轨迹及偏转角度都可通过编程控制，放具有柔性。根据应用环境不同，工业机器人大致可分为三大类，即动力机器人、传感机器人和控制机器人。智能机器人的研究是目前机器人研究中最热门的课题。智能机器人是一种装有多种传感器的机器，它可以在非预先规定的环境中自行解决问题。这种机器人具备四种机能：运动机能——相当于人手、脚的动作机能；感知机能——获取外部信息进行自我行动调节的机能；思维机能——对求解问题的认识、推理、判断的机构；…     

模糊自适应PID控制器在足球机器人中的应用

传统的PID控制器结构简单、实现简单、控制效果良好,所以在足球机器人中广泛应用.但由于机器人机械加工精度问题,每个足球机器人都存在个体差异,很难得到一致的PID控制参数.本文提出了一种基于模糊控制理论的足球机器人控制系统,针对传统PID控制器的特点,将摸糊控制技术引入到PID参数自整定过程中,根据不同情况在线自整定PID参数.通过和传统的PID控制器比较,模糊自适应PID控制器具有具有灵活性好,控制适应性强,动态、静态性能好等优点.在MIROSOT机器人上验证了该控制器的有效性和实用性.     

各国地面军用机器人研制情况

这里介绍的是美国以外的其它西方工业发达国家的情况.在美国大力研究的带动下,这些国家都比较重视研究地面军用机器人.就各国目前的研制情况来看,主要有以下三个特点:一是各国选择的基本上都是一条遥控机器人与自主机器人相结合的道路;二是在遥控机器人的开发中已取得了不小的成绩,特别是比较简单的、技术上比较成熟的危险环境作业机器人已经得到广泛的应用;三是在地面军用机器人研究领域,国际合作日益加强.关于第一点,首先是一些经济和技术实力较强的国家均制定了自己近期及长期的发展计划,这些国家主要有法国、德国、英国、日本和意大利等国,它们同时开展遥控及自主地面车辆的研制工作,不断将自主车研制中开发出来的技术用于遥控车辆,以促进遥控车辆的实用     

密集障碍物环境下基于凸包和微粒群优化的机器人路径规划

密集障碍物环境下, 考虑机器人移动过程中的控制偏差进行路径规划, 尚缺乏有效的方法. 本文的方法是: 首先根据障碍物之间的最小距离和机器人尺寸的大小关系, 确定凸包形成的条件; 然后, 通过选择满足条件的顶点, 形成密集障碍物的凸包; 最后, 基于凸包的关键点和稀疏障碍物的位置, 采用微粒群优化规划机器人路径. 仿真和实验结果验证了所提方法的可行性.     

蒸汽发生器检测机器人运动分析与控制实现

在核电站蒸汽发生器复杂环境下,为准确控制机器人完成管板检测任务,提出了一种基于STM8处理器的爬壁机器人运动控制方法;针对机器人两个不同轴线驱动轮的结构特点,运用运动学理论建立了机器人运动方程,分析了机器人的运动特性;设计了爬壁机器人硬件控制电路,为提高机器人的控制精度,采用了位置环,速度环和电流环三环PID软件控制策略;最后,对此控制方法进行了相关实验验证;实验结果表明,爬壁机器人控制电路设计合理可靠,三环PID算法实现了较好的运动效果,满足设计要求.     

基于双层微粒群优化的机器人全局路径规划

采用微粒群优化解决机器人全局路径规划问题,近年来得到国内外学者广泛关注,并已经取得丰硕的研究成果。但是,已有成果往往难以应用于含有密集障碍物的环境。针对解决含有密集障碍物环境的机器人全局路径规划问题,提出一种双层微粒群优化方法。该方法通过底层微粒群优化,得到若干最优路径;通过顶层微粒群优化,在这些最优路径附近局部搜索,从而得到机器人的全局最优路径;通过对不可行路径实施脱障操作,使其成为可行路径。将所提方法应用于多场景的机器人路径规划,并与已有方法进行比较。实验结果表明,该方法能够找到机器人的全局最优路径。     

基于模糊PID的助行机器人调速系统的研究

助行机器人对系统的动态特性要求较高,而且在其爬楼的过程中有诸多不确定的因素,基于传统控制策略的单闭环负反馈控制系统调速效果难以令人满意;在这种情况下建立了系统的数学模型,设计了基于模糊PID的双闭环调速控制系统,并和传统的PID控制进行了对比;为了保证助行机器人爬楼过程的平稳性和乘坐者的舒适性,参考电梯运行的速度曲线,设计了正弦速度给定曲线;仿真结果表明:在助行机器人调速系统中,模糊PID控制比传统PID控制启动和制动过程更平稳,舒适性更高,误差更小,精度更高。     

RPL:一种基于反应式Agent的机器人编程语言

开放环境下的机器人具有环境敏感性、行为自主性和并发性、反应实时性等特点,这对支撑这类机器人的控制软件及其编程语言提出了新的要求,包括支持对环境进行显式表示,支持自主和并发的行为,需要对行为间在时间、空间、物理上的关系进行规约等等.面向Agent的编程语言将软件系统的基本执行单元视为自主的软件Agent,它为机器人控制软件的构造提供了新的方法和思路.针对开放环境下机器人特点对其编程语言的要求,提出了基于反应式Agent的编程模型RECA和编程语言RPL.RECA将单个机器人的软件系统视为一个反应式Agent,它包括Sen-sorEvent、EventRule和ScenarioBehaviour 3个组成部分,其中SensorEvent是对机器人所处环境信息变化的一种封装;ScenarioBehaviour是对机器人的不同行为进行的规约;EventRule定义了机器人环境输入到行为输出的动态绑定关系.RPL提供了一系列的机制来支持机器人控制软件的编程,包括事件机制、多线程机制、优先级描述、行为动态绑定.最后介绍了RPL程序开发和运行支撑环境的技术框架,并基于NAO机器人分析了机器人作为老人生活助理的案例,验证了该编程模型、语言和运行支撑环境的有效性.     

基于增强学习的工业机器人自主运动规划

工业机器人在钢铁冶金领域的应用有利于降低企业人力成本、生产维护成本和安全事故的发生,提高生产效率、工艺稳定性和产品质量.钢铁冶金流程非结构化的工作环境,不确定性因素较多,要求工业机器人具有更多的自主性和智能化程度,本文基于增强学习的Sarsa算法对应用在钢铁冶金领域的平面三自由度工业机器人进行了研究.首先,建立了机器人自主运动规划模型;其次,研究了Sarsa算法并编程实现;最后,利用仿真实验对模型进行验证.研究结果表明,基于增强学习的设计可以实现工业机器人的运动自主规划和在不确定工作环境中的自适应,有利于工业机器人在钢铁冶金等非结构工作环境中的应用.     

基于导管机器人的变论域模糊PID控制研究

在微创血管介入手术中,当操作者通过主手给出期望位置后,要求导管机器人能够控制导管快速稳定并精确到达目标位置。但由于导管机器人的电机响应迟滞以及血管内的复杂环境因素,传统的模糊PID控制已经不能满足血管介入手术对导管机器人快速性、精确性、强鲁棒性的要求。通过对导管建模,导管机器人运动学、手术坐标空间变换分析,采用变论域模糊PID控制,并运用Matlab进行仿真。仿真结果证明,所设计的变论域模糊PID控制器能够提高导管机器人的响应速度、定位精度与稳定性,为血管介入手术导管机器人的控制提供良好的理论依据。     

七感觉智能机器人

机器人是20世纪的重大发明,60年代末形成了机器人产业,其应用范围日益扩大,代替人们从事危险、艰苦、繁重或乏味的工作,改善人们的劳动条件,提高生产率.第一代机器人象人的上肢,能按计算机存储的程序反复地执行同一套动作顺序,完成焊接、喷漆、装配等作业,但如果工作环境或工件位置变化,机器人就不能完成任务.第二代机器人具有某些类似人的感觉装置,具有感觉识别、判断周围环境或工件位置的变化、并适当调整动作的功能,这种机器人已用于生产.第三代机器人具有多种感觉,具有决策功能,称为智能机器人,尚处于研究试验阶段,有广阔的前景.