基于PLCopen的六轴工业机器人运动控制功能块设计

针对工业机器人控制系统的开放性要求,设计符合PLCopen规范的六轴工业机器人运动控制功能块。基于CodeSys软件开发环境,结合SMC_CNC库中数组、结构体和功能块,采用IEC61131-3编程语言开发了六轴工业机器人运动控制功能块,包含：坐标变换、正逆运动变换、直线与圆弧插补运动等;在此基础上,开发了一系列机器人运动控制指令和可视化编程界面。最后,以埃夫特ER50六轴工业机器人为实验对象,采用研制的机器人运动控制器,实施机器人编程控制实验,结果表明所开发的机器人运动控制功能块及其指令达到了设计要求。     

A Wheelchair Steered through Voice Commands and Assisted by a Reactive Fuzzy-Logic Controller

This paper describes new results with a Reactive Shared-Control system that enables a semi-autonomous navigation of a wheelchair in unknown and dynamic environments. The purpose of the reactive shared controller is to assist wheelchair users providing an easier and safer navigation. It is designed as a fuzzy-logic controller and follows a behaviour-based architecture. The implemented behaviours are three: intelligent obstacle avoidance, collision detection and contour following. Intelligent obstacle avoidance blends user commands, from voice or joystick, with an obstacle avoidance behaviour. Therefore, the user and the vehicle share the control of the wheelchair. The reactive shared control was tested on the RobChair powered wheelchair prototype [6] equipped with a set of ranging sensors. Experimental results are presented demonstrating the effectiveness of the controller.     

智能控制工程研究的进展

结合智能控制研究的几个理论分支,着重从机器人控制,机械制造,电力电子学,工业过程和广义控制几个方面分析了当前智能控制的主要应用领域,指出其中的研究热点和重点,通过总结智能控制工程的现状,提出进一步开展智能控制应用研究的若干对策,包括从基础理论研究和应用系统评估上寻求更成熟的理论指导,明确智能控制研究的目标是建立智能系统模型并实现控制器的智能化,在选择应用对象和设计控制器对遵循“简单”与“复杂”的辨证关系,重视知识技术创新和加快新型智能控制软硬件研制的步伐等。     

基于传感器和模糊规则的机器人在动态障碍环境中的智能运动控制

提出了一种基于传感器和模糊规则的智能机器人运动规划方法,该方法运用了基于调和函数分析的人工势能场原理。采用模糊规则可减少推导势能函数所必须的计算,同时给机器人伺服系统发出指令,使它能够自动地寻找通向目标的路径。提出的方法具有简单、快速的特点,而且能对n自由度机械手的整个手臂实现避碰,建立在非线性机器人动力学之上的整个闭环系统和模糊控制器的稳定性由李雅普诺夫原理保证。仿真结果证明了该方法的有效性,通过比较分析显示出文中所提出的避障算法的优越性。     

Omni-directional mobile robot controller based on trajectory linearization

In this paper, a nonlinear controller design for an omni-directional mobile robot is presented. The robot controller consists of an outer-loop (kinematics) controller and an inner-loop (dynamics) controller, which are both designed using the Trajectory Linearization Control (TLC) method based on a nonlinear robot dynamic model. The TLC controller design combines a nonlinear dynamic inversion and a linear time-varying regulator in a novel way, thereby achieving robust stability and performance along the trajectory without interpolating controller gains. A sensor fusion method, which combines the onboard sensor and the vision system data, is employed to provide accurate and reliable robot position and orientation measurements, thereby reducing the wheel slippage induced tracking error. A time-varying command filter is employed to reshape an abrupt command trajectory for control saturation avoidance. The real-time hardware-in-the-loop (HIL) test results show that with a set of fixed controller design parameters, the TLC robot controller is able to follow a large class of 3-degrees-of-freedom (3DOF) trajectory commands accurately.     

Shared control architecture based on RFID to control a robot arm using a spontaneous brain–machine interface

This paper describes a shared control architecture combining a Brain–Machine Interface (BMI) with Radio-frequency Identification (RFID) technology to control a robot arm in pick and place operations. A non-invasive spontaneous BMI capable of distinguishing between three different mental tasks has been designed. Using the BMI, the user can control the robot in order to perform complex actions (e.g. pick and place operations). RFID tags have been placed in the experimental setup to give information about the position of the objects in the scene. With this information, the user is able to pick and place the objects with a robot arm by performing simple commands: move left, move right, pick or place, with the only help of the BMI. Four volunteers have successfully controlled the robot arm, and time and accuracy have been measured.     

A voice-activated robot with artificial intelligence

In this paper, a voice activated robot arm with intelligence is presented. The robot arm is controlled with natural connected speech input. The language input allows a user to interact with the robot in terms which are familiar to most people. The advantages of speech activated robots are hands-free and fast data input operations. The proposed robot is capable of understanding the meaning of natural language commands. After interpreting the voice commands a series of control data for performing a tasks are generated. Finally the robot actually performs the task. Artificial Intelligence techniques are used to make the robot understand voice commands and act in the desired mode. It is also possible to control the robot using the keyboard input mode.     

基于Mindstorms的四轮智能机器人实时控制系统设计

传统机器人控制系统是以辅助控制机器人转向为基准进行设计的,存在转向控制效果差的问题,为实现四轮智能机器人控制系统研发,以Mindstorms平台为基础,搭建由主控模块、传感器模块、无线通信模块、运动模块以及电源模块组成的四轮智能机器人结构。在运动控制模块中选用TMC236芯片作为电机驱动芯片,通过电路为桥臂上开关管提供控制电压;在底层控制模块中,采用PID控制器控制电机期望转角与实际转角之间差值,实现机器人转向角度控制。对软件控制策略研发中,利用嵌入式操作软件系统实现车道保持控制和避障控制功能,实现机器人自主换道功能。保证机器人自主充电情况下,测试转向控制功能,由测试结果可知,基于Mindstorms系统控制效果始终维持在98%以上,实现机器人转向精准控制。     

开放式三自由度全方位移动机器人实验平台

随着机器人应用的不断发展，移动机器人逐渐成为一个十分活跃的分支，尤其是移 动机器人作为自主智能控制的实验平台，对其控制系统的开放性提出了越来越高的要求．本 文就我们自行设计的面向用户的移动机器人硬件系统和相应的软件平台框架做一下较全面的 介绍，并着重分析软件控制系统的开放性．本系统作为开放的实验平台和教学机器人是适宜 的．     

语义地图导航的智能化服务机器人研究

基于语义地图导航的智能化服务机器人系统,以搭载深度相机和二维激光雷达的差分轮智能车的形式呈现.系统以树莓派作为主控制器,利用OpenCR控制电机驱动和辅助驾驶传感器,通过ROS机器人操作系统将机器人控制器、智能信息处理模块和各类传感器融合成一个有机整体.所构建的机器人系统在服务过程中,通过感知周围环境、收集数据完成静态...     

一种智能化工业控制图形组态系统的构建与实施

针对工控图形组态软件在智能化方面存在的不足,采用图元智能化特征技术,构建了一种智能化工业控制图形组态系统,该系统包括用户组态、图元对象管理、模型库管理、内部数据库管理和接口管理五个部分.目前,该系统已应用于某油料传输控制系统中,应用效果良好,为工控图形组态软件的智能化提出了一个解决方案.     

移动机器人的Android远程控制终端软件设计

针对移动机器人设计了基于Android平台的远程控制终端软件,利用Wi-Fi实现控制终端和移动机器人的无线通信。移动机器人带有基于惯性传感器和和里程计的惯性定位系统。机器人把自身惯性定位测得的位置参数传回给控制终端,通过在控制终端平板电脑上可以看到移动机器人所处的位置,并对机器人的动作发出指令,实现对移动机器人的远程监测与控制。实验结果表明,该远程控制终端能对移动机器人进行位置显示和有效控制。     

油田注水硬件控制和远程监控系统的平台设计

针对油田注水时对注水设备控制和数据采集的实时性要求,基于实验室油田注水仿真设备设计了一个油田注水硬件控制和远程监控平台。采用多线程技术和SuperSocket技术设计了上位机远程管理系统软件,用户指令通过TCP/IP协议传送到下位机。井口端设备以STM32单片机作为控制器,用GPRS模块接收上位机指令以及传输注水设备的实时数据。经测试,上位机软件能够准确实时向下位机发送控制指令,系统的反应时间约1s。该研究对其他油田注水智能化管控研究有参考意义。     

基于RobotStudio的芯片智能分拣生产线设计

为了缩短芯片智能分拣生产线开发周期,利用虚拟仿真技术在RobotStudio软件中搭建仿真工作站;该工作站以ABB IRB360并联工业机器人为控制核心,利用Solidworks建模软件完成相关模型建立,利用RobotStudio软件的Smart组件、机械装置等功能实现芯片下料、芯片传输、相机检测等过程,设计工业机器人的路径和程序完成分拣工作;最后将仿真工作站的代码直接下载至现场工业机器人,并根据仿真节拍调节现场各模块工作速度,实现芯片的智能分拣;实验结果表明,工业机器人能够根据相机的引导正确且高效地分拣芯片.     

未知环境中移动机器人实时导航与避障的分层模糊控制

为了解决单模糊控制器的“规则库爆炸”问题,设计了一种分层的模糊控制器,用于指导移动机器人通过未知环境到达指定的目标点．控制器根据8个超声传感器的信息和目标相对于机器人的方位确定机器人的运动．首先,每个超声传感器的信息被输入到危险度模糊控制器（DFC）中,产生关于周围环境中障碍物危险度的模糊向量．这些模糊向量经过融合与归一化处理后分别输入到上层的速度模糊控制器（VFC）和角速度模糊控制器（RFC）的推理机中．VFC根据目标的距离和障碍物的危险度控制机器人的前进速度．RFC根据目标的方向和障碍物的危险度控制机器人的转向,并采用最大隶属度法的反模糊化策略解决“对称不确定”问题．仿真与实验结果证明了所设计的模糊控制器简单而有效．     

Reinforcement learning-based shared control for walking-aid robot and its experimental verification

A walking-aid robot is an assistive device for enabling safe, stable and efficient locomotion in elderly or disabled individuals. In this paper, we propose a reinforcement learning-based shared control (RLSC) algorithm for intelligent walking-aid robot to address existing control problems in cooperative walking-aid robot system. Firstly, the intelligent walking-aid robot and the human walking intention estimation algorithm are introduced. Due to the limited physical and cognitive capabilities of elderly and disabled people, robot control input assistance is provided to maintain tactile comfort and a sense of stability. Then, considering the robot’s ability to autonomously adapt to different user operation habits and motor abilities, the RLSC algorithm is proposed. By dynamically adjusting user control weight according to different user control efficiencies and walking environments, the robot can improve the user’s degree of comfort when using the device and automatically adapting to user’s behaviour. Finally, the effectiveness of our algorithm is verified by experiments in a specified environment.     

移动机器人路径跟踪的智能预瞄控制方法研究

本文首先介绍了移动机器人的基本硬件组成，然后模仿人工预瞄驾驶行为，提出了一 种移动机器人路径跟踪的智能预瞄控制方法，并介绍了智能预瞄控制器的原理、结构及其设 计过程．试验表明：本文提出的控制方法可保证机器人准确地沿各种参考路径行走，且具有 良好的鲁棒性．具有运动避障功能的移动机器人控制系统正在研究过程中．     

排爆机器人控制与无线通讯系统

排爆机器人控制可分为小车的行走控制和机械手的运动控制。小车的行走控制需要进行“路程规划”以实现小车避障和向目标物(可疑爆炸物)靠近,而机械手的运动控制需要进行“轨迹规划”以避开障碍物实现避碰,顺利抓取、搬运目标物。此机器人控制系统是开放式系统,实现了智能化和网络化。远程管理机房电脑可以显示现场机器人手爪、目标物、障碍物。