基于PSD的机器人触须传感器系统

提出了一种新型机器人触须传感器.它基于啮齿类动物触须的工作机制,以PSD为敏感元件,测量触须接触物体时根部产生的微小位移量.在PSD信号处理上,提出了以软件算法代替信号调理电路中的四则运算部分,有效地提高了系统的精度和稳定性.实验结果表明:触须根部位移量的大小与接触物的距离成反比,而两者的方向角越小位移量变化就越快,由此可以获得接触物的位置信息.     

基于触须传感器的移动机器人系统设计

设计了以PIC16F877为控制芯片、触须传感器为感知元件的移动机器人。利用仿生触须感知外部未知环境获得相关环境信息,再通过路径规划做出决策,实现移动机器人自主导航运动。另外,借助无线通信将机器人的运动参数和采样信号传送至PC机,完成对移动机器人的采样监测和控制分析。最后,进行了远程操控和自主避障实验。     

准确定位物体位置的柔性触须传感器

柔性触须传感器是触觉传感器的一种,是对动物触须功能的仿生设计,具有应用范围广、限制小、准确度高等特点,近几年得到机器人研究者的普遍关注。利用霍尔元件和触点传感器作为检测单元,通过对传感器结构的优化设计和对柔性触须的受力分析,提出了一种仿生柔性触须传感器的设计方法,并推导了柔性触须传感器的定位方法,实现了对接触物体三维位置的准确定位。该触须传感器结构简单,便于调节和安装。经实验验证,其线性性、重复性等静态特性优异,位移定位误差1 mm,角度误差5°,位移分辨率和角度分辨率分别可达到0.1 mm和1°,能够准确定位多种触碰状态下的物体位置,可用于遥操作机械臂等需要准确定位物体位置或精密操作的执行器末端。     

液压驱动四足机器人步态规划和运动控制

针对液压缸运动加速度突变影响四足机器人运动平稳性的问题,对液压缸的加减速控制方法进行了分析,对液压缸的运动平稳性和特性等方面进行了研究,提出了7次位移曲线控制方法作为液压缸的位移控制规律。根据运动稳定裕量原则规划了四足机器人的直行步态,保证三足支撑机体时稳定裕量为75 mm。利用ADAMS仿真软件对所设计步态进行了仿真,分析对比了步态的运动学量、动力学量和位移控制规律的运动特征曲线,验证了步态的可行性。在四足机器人原理样机上进行了实验调试,并将试验与仿真结果进行了比较。研究结果表明,机器人能够根据规划的步态完成多个循环的稳定行走,通过7次位移曲线的应用提高了机身在整个行走过程中的平稳性。     

一种气门电镦成型机器人轨迹规划与仿真研究

运用D-H法建立气门电镦成型机器人数学模型,并进行运动学正逆解。根据实际现场对机器人运动路径要求,规划其运动路径,现场通过示教获取机器人运动关键点,并在关节空间进行B样条曲线轨迹规划研究,获取关节空间轨迹运动函数表达式,并利用Matlab工具对规划轨迹进行仿真模拟。结果表明利用该方法能生成一条关节位移、速度、加速度都连续的平滑运动轨迹,以保证机器人工作时按规定的路径平稳地运行,且能顺利避开障碍物,满足设计和使用要求。     

扩展线位移法快速实现机器人末端线速度规划

将用于数控机床的扩展线位移方法引入到六自由度串联机器人末端运动线速度规划算法中,以提高机器人末端运动线速度控制效率。该算法借鉴数控机床中将刀具实际运动线速度与编程指定速度相互关联的扩展线位移方法思想,将机器人末端运动线速度转换为机器人运动矢量合角速度最终实现机器人末端运动线速度规划。通过搭建的机器人实验平台进行实验,实验结果表明提出的扩展线位移方法在机器人末端沿直线轨迹和圆弧轨迹运动时的实际合角速度与理论推算合角速度基本一致,实际关节角速度与理论关节角速度趋于一致。表明该方法能够有效实现机器人末端线速度轨迹规划。     

架空高压输电线自动爬行机器人的研制

研制了一台沿架空高压输电导线自动爬行和跨越障碍物的机器人。机器人的承重行走采用伞形轮来实现，伞形轮的越障运动由槽凸轮机构控制。机器人的爬行运动采用行程放大机构和抓握机构来实现，爬行的协调运动和抓紧力的自适应控制由集成电液伺服系统实现。机器人可携载检测和通信设备，对输电线路进行巡检作业。     

磁悬浮微动机器人位移数据的采集及其控制

介绍了单自由度磁悬浮微动机器人的结构和工作原理,研究了磁悬浮微动机器人位移数据采集系统,系统包括位移量的A／D转换电路、单片机系统、D／A转换电路、PWWI电路、驱动放大电路、串口通信电路。同时介绍了机器人位移控制系统,经过实验证明该系统能够较好地控制机器人的运动。     

锥形薄壁筒内轮式加工机器人自适应运动控制

当轮式机器人在锥形薄壁深腔筒内运动时，减小机器人与筒体零件之间的同轴度误差对提升加工精度十分重要。然而，使用分布式气缸作为变径机构的轮式机器人系统具有非线性、时滞性和复杂的摩擦力特性，这导致同轴运动偏差精确调控极其困难。为此，本文提出了一种基于变论域模糊控制理论的自适应运动控制方法，以提高机器人运动变径位移精度和偏航、俯仰角度控制精度。首先，本文建立了轮式机器人行走机构的树状运动学模型，并提出了位姿解算方法；接着，提出了自适应运动控制方法，并构建了基于Simulink与Adams的联合仿真系统，验证了方法的有效性；最后，利用机器人样机进行了筒内运动控制试验。结果表明：本文提出的自适应运动控制方法能够减小机器人筒内运动偏差，保证机器人变径位移偏差≤±1 mm,偏航和俯仰角度偏差≤±1°。     

冗余度机器人的非接触阻抗控制

机器人与运动物体接触的过程包括非接触、接触过渡和接触3个部分。对于机器人与高速运动目标接触等存在较大冲击的应用实例，进行有效的非接触阻抗控制是实现机器人稳定、安全作业的必然要求。这方面的研究是实现机器人捕捉运动物体的关键技术，在工业、军事和航天等领域均有重要意义。本文对冗余度机器人非接触阻抗控制的理论和应用研究的现状进行了详细的综述，并提出了需要进一步深入研究的一些问题。     

模块化蛇形避障机器人控制系统研究

为了能够让机器人适应复杂多变的环境，设计一种能够在多重复杂的障碍物中前行运动并完成侦查任务的新型可移动柔性蛇形机器人。采用用于整体控制的Atmega128单片机和局部电机控制的Atmega8单片机相通信以及重构模块化控制结构的方式，使蛇形机器人具有多步态运动能力。通过分析避障原理，设计了机器人的机械和电气部件，使其能够以高集成化的特点在复杂环境中完成特定的任务。     

冗余机器人的任务优先级轨迹规划方法

当机械臂末端沿期望轨迹运动时,若障碍物影响机械臂末端运动,则末端会与障碍物发生冲突,使其偏离期望运动轨迹。针对这一问题,提出了一种任务优先级轨迹规划方法,使机械臂末端避障后能够继续跟踪期望轨迹。当机械臂末端运动轨迹中含有障碍物时,赋予避障运动作为优先控制,通过计算末端位置增量使机械臂末端产生逃离速度,进而避开障碍物;反之,赋予轨迹跟踪作为优先控制,通过对机械臂期望轨迹与实际位置进行误差控制,达到提高末端轨迹跟踪精度的目的。最后,对冗余机器人进行了仿真及试验验证。结果表明,当障碍物与机械臂末端运动轨迹发生冲突时,基于任务优先级的轨迹规划方法可以使机械臂末端有效地避开障碍物,同时,末端避障后机械臂仍能跟踪到期望轨迹运动。     

基于神经网络的自适应机器人运动研究

针对机器人运动控制中,如何快速准确地避开未知障碍物,提高其自主性,重点研究了基于神经网络理论的机器人运动控制技术,并提出了一种集自适应、鲁棒性、和高效性于一身的障碍规避控制算法,详细介绍了该算法的控制原理、实现方法.给出了机器人运动控制模型,通过调节该模型中输入参数和控制参数实现对机器人运动路径的控制.     

双臂SCARA型机器人C空间快速建立方法

将可达流形与接触流形引入双臂CARA型机器人C空间的计算中，通过求取C空间的障碍物边界，确定最优的C空间离散单元，建立了双臂SCARA型机器人C空间离散数据库，为双臂机器人的无碰撞运动规划奠定了基础。计算仿真表明，本算法计算速度快，执行效率高，是一种可行的方法。     

可重构柔索并联机器人协同避障方法研究

针对可重构索驱动机器人自身结构与环境障碍物间高碰撞风险问题,设计了一种基于临界支撑线及多指抓握的可重构柔索机器人协同避障方法。通过简化环境障碍物与机器人结构得到一类可重构柔索机器人在复杂环境下的一般模型,在此模型基础上利用其结构的拓扑约束及障碍物间的临界支撑线求取机器人的无碰撞运动区域;通过凸包算法及凸包映射算法求取不同构型及障碍物分布下可重构柔索并联机器人的力封闭工作空间,并分析不同构型及障碍物分布对机器人无碰撞力封闭工作空间的影响;随后,通过优化算法求取指定运动轨迹上最优索分布;最后在重构索驱动机器人实验平台对所得优化结果进行验证。实验结果显示,所设计的可重构柔索机器人协同避障方法能有效避免重构索驱动机器人运动过程中的碰撞。     

基于触须传感器的距离测量研究

提出了一种运用触须传感器进行距离测量的新方法。将触须看作一弹性梁,根据经典材料力学建立其力学模型,推导出测量接触距离的理论公式。触须通过移动或绕其根部转动来触碰物体,记录根部的位移或转角以及离根部一定距离处的偏移量,再根据所推导的公式,就可以算出触须根部到接触点之间的距离。最后运用ANSYS/LS-DYNA进行触须触碰物体仿真实验,验证该方法的可行性和有效性。     

基于深度Q网络学习的机器人端到端控制方法

为了提高机器人在没有障碍物地图或者激光雷达数据稀疏情况下进行无碰撞运动的准确性,将强化学习与深度学习方法融合,提出了一种基于深度Q网络学习的机器人端到端控制方法。首先,利用传统Q学习方法进行强化学习,生成大量的有标签数据样本;然后,利用深度神经网络构建从激光雷达数据输入到机器人运动速度输出的端到端控制模型,该模型由输入层、输出层和两个全连接层组成;最后,在仿真环境中完成了模型的训练和评估,并将其部署在机器人平台上测试。实验结果表明,该方法训练生成的模型有效地建立了激光雷达数据与机器人运动速度之间的映射关系,按照这种映射关系,机器人在每一个控制周期选择Q值最大的动作执行,能运动平顺地规避障碍物。     

采用气压驱动的六足行走机器人及PLC控制

本文介绍了一种模拟昆虫运动原理制作的六足行走机器人,通过六足机构、气缸驱动以及PLC控制等手段使其具有平稳运动并躲避障碍物等功能。     

基于KINECT和全局视觉的机器人避碰研究

为了提高工业机器人作业过程中的安全性,在六自由度工业机器人平台上,提出了一种全局视频和Kinect相结合的人体运动检测与预测方法,并进一步实时控制工业机器人的避碰运动,从而确保人在机器人工作空间的安全性。首先利用Kinect人体骨架检测技术精确检测出人体位置信息,利用帧连续卡尔曼滤波器预测肢体运动;然后通过全局视觉检测出机器人运动空间内包括人在内的障碍物,依据检测结果判别危险性,并针对非人体障碍物和不同人体部位及运动趋势,采取相应的运动控制措施。实验结果证明,该方法能够实时、有效地提高机器人工作的安全性。     

基于单片机及传感器的浮渣铲除机器人的设计

基于单片机及多种传感器,完成浮渣铲除工业机器人的制作。单片机作为系统检测和控制的核心,实现对机器人的智能控制。通过超声测距传感器来探测外部环境信息,检测轨道上障碍物浇铸盒的到来,信息反馈给微处理器发出控制指令,控制浮渣铲除机器人的运动,并能实时显示机器人各关节位置。