基于机器翻译的写字机器人智能输入写字功能设计

写字机器人可以实现人工书写汉字的智能化和自动化,但是不同的字体和汉字风格会影响写字机器人的智能输入写字功能,提出了基于机器翻译的写字机器人智能输入写字功能设计研究。根据汉字的结构特点,确定了汉字书写的笔画顺序,利用归一化坐标系,归一化处理了汉字的笔画顺序坐标,利用机器翻译将其他语言转化为汉语,结合轮廓检测、交叉位置检测、笔画的拆分和结构检测,实现了写字机器人智能输入写字功能的设计。实验结果表明,基于机器翻译的写字机器人智能输入写字功能可以完成不同字体和风格汉字的书写。     

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。     

基于MATLAB的模块化机器人手臂运动学算法验证及运动仿真

针对由模块化关节构成的六自由度串联机器人手臂, 采用DH法对手臂的操作空间进行了描述, 得到了正运动学模型; 采用欧拉角表示手臂姿态, 得到了包含六个参数的用于表示手臂位姿的完备广义坐标, 并对欧拉角的几何关系进行了分析。针对SolidWorks虽然实体建模简洁方便但计算并非其强项的缺点, 编写相应接口程序, 将建立的手臂三维实体模型保留几何约束关系简化后导入MATLAB软件。基于MATLAB编写正逆运动学算法验证程序以及连杆驱动程序, 实现了手臂的仿真运动。通过仿真, 不仅更进一步验证了手臂正逆运动学解算的正确性, 而且非常直观地看出手臂末端在空间中运行的路径以及各关节的动作情况。机器人手臂正逆运动学算法正确性的验证及运动仿真为手臂的精确定位及其路径规划提供了必要的保证。     

智能写字机器人设计

设计了一种两自由度写字机器人,可以很方便地完成在平面上的书写绘画任务;可以把在计算机输入的文字通过控制算法和硬件电路用步进电机带动写字笔在纸面自动地描写出来;上位机选用计算机作为主机,采用Arduino系统作为从机;在计算机上将输入的文字转换成坐标形式的G代码,在通过串口发送给下位机控制器,下位机控制器采用直线插补和圆弧形插补算法,输出控制脉冲和方向电平控制步进电机前进或者后退;步进电机是由脉冲控制的,每发来一个脉冲就前进一步,实现了对距离的精确控制;还可以拓展一轴,加入Z轴理论上可以实现3D打印功能,把写字笔换成雕刻刀或者是激光头可以雕刻立体作品,拓展功能丰富。     

区域极点配置在机器人手臂运动模型中的分析及比较

针对一类线性系统的区域极点配置的稳定问题,以机器人手臂为研究对象,对被控对象进行相关描述并且建立运动模型。给出线性系统区域极点配置在机器人手臂的运动模型稳定中的重要结论。利用LMI求解出控制器,并例举一个具体实例通过计算机仿真证实结论的正确有效性,通过分析得出区域极点配置的控制方式较精确极点配置的控制方式在稳定性特征上能够更好的控制系统,使得系统满足静态与动态特性。     

仿生六足机器人步态设计与运动仿真

仿生六足机器人稳定性好、灵活度高在众多领域得到了使用。为实现对六足机器人的运动控制和性能分析，通过构建机器人D-H连杆坐标系结合机械结构参数，确定了运动学正解、逆解表达式；设计可修改参数的机器人行走参考步态，引入了控制机体保持水平的姿态控制和适应不平整地形的腿着陆控制。以MATLAB的Simulink作为仿真环境，构建机器人模型，完成运动仿真，并对测量到的运动数据和腿部关节输出力矩进行分析。其结果表明，机器人能够跟随所设计步态生成的轨迹连续稳定行走，使用基于模型设计的方法，验证了所提算法的正确性和可行性，最后得到了腿部各关节力矩分布，为后续六足机器人设计与运动控制提供参考。     

基于模型预测控制的自主水下机器人回收控制算法

针对自主水下机器人在水面回收控制中遇到的系统强耦合、多约束问题，提出一种基于模型预测控制的对接回收控制算法。通过对自主水下机器人动力学方程进行解耦，给出了水平面运动的动力学模型；对运动过程中的可见性约束和系统的输入约束进行公式化表述，使用模型预测控制框架进行带约束的最优化问题滚动求解，给出最优的系统控制输入。使用REMUS水下机器人的参数进行了MATLAB仿真，并根据对回坞导引控制性能的影响给出了最佳的预测时域，研究结果表明，该方法能够保证回坞过程中的可见性约束，回坞过程收敛性强、精度高，能够快速高效地完成自主水下机器人的水面回收。     

智能自动绘图写字机器人

智能自动绘图写字机器人可以完成写字、绘图、制作壁画等工作,简单改装后可以变为具有激光雕刻与CNC加工功能的工业机器人。经过市场调研,目前已有的写字机器人普遍体积较小,只能在A4纸上写字,效率低且功能单一,不适用于工业生产。针对市场需求,在已有产品的基础上进行创新,设计了多功能大型工业写字机器人,并开发了配套的人工智能应用软件。     

基于网络的工业机器人的仿真研究

依托StepRobot-SA1400,研究了OpenGL在机器人仿真系统的应用;通过CoDeSys编写SA1400 PLC控制器程序,基于TCP/IP协议实现PC或其他终端与机器人控制器的通信,实现了在PC对StepRobot-SA1400机器人进行在线控制;同时通过离线仿真功能,真实地模拟了实际机器人的运动情况,预测和减少了实体机器人在实际运行中出现的各种问题。     

基于机器视觉的CoreXY结构写字机器人设计

针对目前写字机器人存在的智能化水平低、难以独立运行等问题,在常规写字机器人的基础上,利用机器视觉和嵌入式技术设计了基于机器视觉的CoreXY结构写字机器人。该写字机器人的机械结构采用CoreXY运动结构,硬件电路由主机、从机、运动驱动、图像采集、人机交互等模块构成,软件设计采用了带有梯形加减速过程的Bresenham直线插补算法、基于OpenCV的文字识别算法以及结合QT设计的上位机控制软件。测试结果表明,该设计能够正确进行文字识别以及准确完成写字。     

基于运动学原理的仿真机器人运动预测模型研究

在仿真足球机器人比赛中,考虑到策略程序对机器人运动控制的时效性问题,对球和机器人运动进行预测是提高球队整体实力的一个必需并且有效的办法。该文提出并分析了SimuroSot11vs11平台中的机器人和球的运动学模型,并且在此基础上提出了一种有效并且实用的预测方法,其有效性已在实验中得到验证。     

三自由度机械臂的继电式控制

本文介绍了一个具有三个自由度机器人手臂的继电式控制器的设计方法。通过公式,表达了该机器人手臂的数学模型、继电式控制器和其电气拖动装置的特征。利用VAX11/750计算机进行继电式控制器开关时间的计算,以及手臂移动的模拟。而利用现有的M6800单板机作继电式控制器,对一台试验性机器人手臂进行了实际的控制试验。这台试验性机器人手臂同数学模型机是相似的。这个试验,证实了实际结果同模型机器人的计算结果是相当一致的。     

空间机器人双臂协调操作神经网络模型预测控制

本文对神经网络控制理论在空间机器人动力学控制门题中的应用做了研究。建立了载体姿态受控不变、位置自由变化情况下双臂空间机器人系统的动力学方程,以此为基础设计了此类空间机器人系统关节运动的神经网络模型预测控制方案,并做了计算机模拟仿真运算。控制方案不需要系统动力学参数的确定信息,对结构、工况复杂的空间机器人的控制系统设计有非常重要的实际意义。     

基于虚拟位姿迟钝搜索的仿人机器人手臂抓取控制系统的设计

为了使仿人机器人手臂抓取控制系统更加智能化,提高运行效率,设计并实现了一种基于虚拟位姿迟钝搜索的仿人机器人手臂抓取控制系统。系统采用PMAC运动控制器完成机器人运行数据的传递、处理以及对机器人手臂抓取工作台的控制,采用Accelus系列数字伺服驱动器,调控仿人机器人运动位置和速度,通过关节控制器对机器人抓取过程中手臂关节的位置、速度以及角度信息进行控制,通过以S3C2440为核心芯片的上位机,实现仿人机器人手臂控制的远程通信以及抓取任务的调度,完成仿人机器人手臂抓取的智能控制,软件设计过程中,对基于虚拟位姿迟钝搜索的仿人机器人手臂抓取控制算法进行了详细分析,并给出了机器人手臂抓取控制程序代码实例,通过仿真实例验证了本系统的可用性和实用性。     

基于MBD的教育机器人运动仿真平台研究

针对目前教育机器人缺少仿真平台的问题,建立了一个基于多体系统动力学的教育机器人三维运动仿真平台.对教育机器人仿真平台所涉及的关键技术进行研究.根据教育机器人特点和运动仿真需求,提出教育机器人动态仿真平台的框架结构.在给出教育机器人拼接件几何模型和物理属性统一表达方法的基础上,基于多刚体系统动力学理论,建立教育机器人离散动力学模型和碰撞接触响应模型,并提出了相应的仿真方法,模拟教育机器人的物理行为.对教育机器人控制器、传感器及执行器进行仿真,构建了教育机器人虚拟控制系统,实现虚拟教育机器人的控制.最后,实际应用表明,仿真平台能够较好地满足教育机器人运动仿真的需要.     

空间绳系机器人在轨捕获视景仿真系统设计

针对空间绳系机器人在轨捕获可视化的问题,把绳系机器人的控制系统引入仿真环境,基于Vega平台开发了路径规划运动方式和实时接收数据运动方式相结合的空间绳系机器人在轨捕获仿真系统;利用Pro/Engineer和Creator建立了场景模型,实现了绳系在空间展开和视觉伺服效果的模拟,并对捕获过程进行了实时仿真;仿真结果表明,该系统能够直观显示控制系统的控制效果,能够成功演示空间绳系机器人对目标卫星的捕获,满足实时性要求。     

基于三维力信息的笔交互毛笔书法效果表达①

针对笔交互中手写笔迹毛笔效果表达问题,通过分析实际毛笔书写过程及墨水的渗透过程,提出了融笔,墨,纸三者为一体的模拟方法。从全面模拟书写过程角度,使用几乎被研究者忽略的笔尖三维力信息作为主要输入信息,对笔尖受力变形笔迹建模;并在此模型上提出使用由纸张整体性能指标控制的DLA模型仿真墨水在纸张中的渗透作用。本模型完成了对墨水从笔尖到纸张纤维中的完整过程的仿真。三维力信息控制着笔的移动和笔尖的变形,能全面表现书写过程。     

空间机器人控制系统硬件仿真平台的研究

建立了空间机器人控制系统的硬件仿真平台。研究了空间机器人基于手眼视觉的控制问题,建立了系统关键部件的模拟设备。仿真平台由中央控制器、关节模拟器、手眼模拟器、动力学/运动学仿真计算机和三维动画显示计算机组成。基于该平台,对空间机器人控制特性和仿真过程中的延时环节进行了研究。系统自主捕获仿真试验结果表明,所采用的运动控制算法能够稳定收敛于目标,仿真平台能够较好地完成对实际机器人系统控制过程的模拟测试及系统控制算法的验证。     

特殊儿童早教机器人机械臂书写轨迹控制方法研究

针对当前特殊儿童书写教育困难的问题,以NAO机器人为基础,提出一种有助于特殊儿童早教书写轨迹控制方法。设计首先对机械臂书写过程进行了运动学分析,再对书写过程的空间运动轨迹进行分析,在此过程中对比选择出了合理的算法,最后对汉字提取以及书写控制进行了简单分析。仿真结果表明,设计的机械臂书写控制方法能够保证机械臂书写过程稳定平滑,同时机械臂在书写实验中表现良好,对于特殊儿童早教书写机器人的设计有一定的现实参考价值。     

遥操作机器人客户端仿真系统的设计与实现

该文面向空间机器人遥操作,应用三维预测仿真和遥传感器反馈监控技术,建构了遥操作机器人的客户端仿真系统.实现了简单的柔顺力控制操作的仿真.操作员通过仿真系统面向的虚拟环境离线编程,实现对遥操作任务的预演.同时基于遥传感器反馈信息的识别,实现了对远端任务执行进程的监控和状态流图显示.在模拟的大时延情况下,操作员能够在客户端通过局域网控制实验室中的机器人完成精密插孔装配等任务.为进行大时延遥操作提供了算法实验平台.