升降伸缩式楼道清洁机器人结构及控制系统设计

楼宇的楼梯清扫是一件枯燥和繁重的重复性劳动,为解决这一问题,设计一款基于单片机控制系统的升降伸缩式楼道清洁机器人,实现地面和楼梯自主清扫的目的。该楼道清洁机器人由升降机构、伸缩机构及清扫机构组成。升降机构、伸缩机构实现机器人的水平移动与爬楼动作,清扫机构实现垃圾的清扫与收集动作。采用多传感器融合技术,通过单片机控制机器人爬楼、清扫、避障,并实现区域遍历。该楼道清洁机器人清洁效率高,具有一定的路面适应能力,平稳可靠。     

全方位水平姿态爬楼机器人机械系统研究

介绍了一种全方位水平姿态爬楼机器人,该机器人为三自由度机器人,通过3个自由度的配合实现机器人越障、爬楼、零半径转弯等运动。通过简图介绍了有关机器人原理、组成、平地直线运动和多阶梯阶爬越过程分解步奏;分析机器人全方位运动转向机理;推导出上、下台相对转角与机器人前进位移的关系和对应各种角度下相应位移数值,以及均分位移实现运动的平衡,并对关键零件进行有限元分析。     

基于四杆机构的多足爬楼机器人传动轴的设计与分析

基于现在市面上已经存在的爬楼助力轮椅及其他的爬楼机器必须依靠别人的帮助才可实现使用者的上下楼功能,提出一种基于四连杆机构的多足爬楼机器人的设计方案。根据楼梯的高度、爬楼机器上下楼的速度、整个机器及使用者的重量,选择合适的涡轮蜗杆减速器提供动力,配合齿轮传递,实现动力的一层层传动。此外,在此基础上利用Ansys对受力最大的一根传动轴进行应力校核分析,以此确定轴的尺寸和材料是否满足要求。     

助力爬楼装置分析研究

对腿足式、轮组式、履带式和复合式四大类助力爬楼装置从结构、运动方式、体积、安全性和功能等方面进行详细的对比与分析,重点分析了各类助力爬楼装置的机械结构与功能。通过分析可知,每种助力爬楼装置都有其利弊:腿足式爬楼装置对楼梯适应性强,但稳定性差;轮组式爬楼装置稳定性好,但体积较大;履带式爬楼装置运动平稳,但结构笨重,对楼梯损害程度大;复合式爬楼装置将2种或2种以上的原始爬楼装置结合为一体,进行了有效的扬长避短,实现了运动过程的优化,但仍有改进空间。通过对各种助力爬楼装置的比较发现,研发一款综合性能好、能解决上述问题、保证老年人安全的创新型爬楼装置,帮助行动不便的老年人解决爬楼问题,具有较为广阔的市场前景。     

变形轮式爬楼越障机器人分析与设计

针对现代机器人爬越障碍物相对困难的问题,提出一种新型变形轮式爬楼越障机器人的设计方案。根据变形轮的受力进行分析,构建机器人的爬楼越障运动模型,并利用几何关系对模型进行求解。结合常见障碍物的形状尺寸(如楼梯),分析变形轮式爬楼越障机器人的综合尺寸,使机器人的变形轮可实现圆轮式和变形轮式的移动变换。最后对样机进行实验,实验结果显示该爬楼越障机器人的变形轮具有较高的机动性和较强的越障性,且可适应不同复杂程度的路况。     

基于SMC的爬楼轮椅调速系统控制技术研究

随着老龄化社会的到来,具有爬楼功能的轮椅能够帮助老年人方便地上下楼,因此对作为爬楼轮椅的核心部件无刷直流电机的调速控制显得至关重要。现针对调速系统采用传统控制策略效果不佳的问题,建立了调速系统的数学模型,得出了电枢电压和速度之间的函数关系,给出了利用滑模控制(SMC)设计电机调速控制器的方法,并且与传统的PID控制进行了对比分析。仿真结果表明:在以无刷直流电机为核心的爬楼轮椅调速系统中,滑模控制比经典的PID控制响应速度更快、超调量更小、鲁棒性更强。     

被动行星爬楼移动平台机构设计及分析

提出一种用于爬楼越障的移动平台,对移动平台的具体结构及爬楼越障能力进行分析。移动平台由4组相同行星轮机构组成。平地行走时,移动平台行星机构在重力作用下平顺行走;爬楼时,行星机构被动抬起从而实现爬楼功能。通过简化力学模型分析移动平台车轮半径与垂直越障高度之间的关系,并用动力学仿真软件Adams对理论分析结果进行对比分析,验证分析结果。通过爬楼实验实际检验了其爬楼能力。     

基于差速驱动的移动机器人路径控制

介绍了基于STM32f103系列半导体单片机为核心板的差速驱动机器人控制系统,该系统通过HCM5883电子罗盘和高精度编码器等辅助器件,通过pid调节控制速度以及机器人的航向确定,使机器人同时具有直线行走,曲线转圈和方位角实时检测的功能,从而能够实现对机器人的路径控制。     

机场服务机器人控制系统设计与研究

针对现有机场空间大、人员复杂、服务项目繁多等机场服务问题,设计了一种用于机场服务、协助机场管理的服务机器人控制系统。该机器人控制系统设计通过基于轮式移动的平台结构方案以及基于ARM系列STM32单片机的底层控制和人机交互系统界面(包括语音交互程序和界面交互程序)的设计与程序编写,实现联网查询信息、语音识别预设应答、机器人避障移动等功能。论文分别从硬件和软件角度研究了机场服务机器人的控制系统和系统功能实现方法,介绍了机器人运动控制系统和语音控制系统的原理,分析了机器人避障移动算法基本步骤流程,完成了试验样机构建并进行了机器人控制系统性能测试。     

八轮式爬楼越障机器人设计与仿真分析

以移动机器人为研究对象,提出了一种以多组四杆机构为基础的八轮式爬楼越障机器人,机器人整个悬架结构呈对称式分布且载荷平台为整体式,控制和结构简单、具备承载能力且越障性能高。对机器人进行了整体方案设计、稳定角分析和越障仿真,对越障机构进行运动学分析以及优化得到了优化的轨迹图形,验证了机器人结构的合理性和稳定性,并通过样机实验验证了机器人承载和越障的稳定性,得到了机器人负载、越障高度和爬坡角度等基本性能参数。     

基于Leap Motion手势识别的机器人控制系统

设计一种通过识别手势对SCARA机器人进行控制的机器人控制系统。Leap Motion体感控制器采集手部信息数据,计算机对数据进行处理,识别出手势,同时对手掌位置坐标进行坐标转换,通过串口将数据发给机器人控制器,控制器控制机器人完成相应的动作。该系统通过了3D仿真检测,在SCARA机器人平台上运行良好,实现了通过手势对SCARA机器人进行控制的功能。     

超声波测距在智能机器人中的开发与应用

本文提出了在机器人控制中,使用软件方法实现超声波测距机器人避障功能的工作原理和设计方法。该系统在使用过程中,测量精度高,机器人避障准确,可靠,真正实现了智能化控制。     

具有避障的机器人集群系统分布式编队控制

针对具有线性二阶积分运动学模型的机器人集群系统,基于机器人之间的相对状态信息设计了分布式编队控制器.通过变量替换,将机器人集群系统的编队问题转换为一致性控制问题,推导得到了机器人集群系统实现期望编队队形的充分性条件.利用人工势场函数的方法,设计了具有避障功能的机器人编队控制器.最后,仿真实验证明,机器人集群系统实现编队并能够避免与障碍物发生碰撞.     

基于工业机器人的压缩机开盖设计

采用标准工业机器人和PLC控制系统来实现全自动化的空调压缩机开盖功能,机器人和PLC控制系统采用PROFINET总线进行通信以及数据交换,该系统通过工业机器人的检测探头对压缩机外壳的焊接处进行一次360°的信息采集,将其外壳信息进行记录,控制刀具按照已采集到的外壳轨迹信息进行一次360°的走位,即可实现压缩机的开盖过程,再此过程中,PLC控制系统主要完成以下工作:取料、自动换取探头、刀具、夹具、开盖、送入运料小车等动作。通过机器人和PLC的完美配合,提高了开盖设备的自动化程度和企业运作效率。     

集成激光制造系统的开放式控制研究

针对激光制造系统的发展要求,提出了一种开放式集成激光制造系统,该系统将激光器控制模块、测量模块、机器人模块和计算机控制模块等进行集成,采用模块化设计方法,各模块功能独立,实现了主控计算机对各控制模块的协调控制.其中激光器由PROFIBUS-DP现场总线控制,机器人由运动控制器控制.解决了传统激光制造系统结构封闭,专用性强,难于实现柔性化制造的难题.通过实际应用,进一步证明了该系统的开放性和可控性.     

基于模糊PID的爬楼轮椅调速系统控制技术研究

目前社会老龄化的趋势日益严重,爬楼轮椅可以帮助广大老年人方便地出行,因此研究爬楼轮椅调速系统控制技术很有意义。爬楼轮椅驱动装置的核心为无刷直流电机,对爬楼轮椅调速系统的研究实质上就是对无刷直流电机调速系统的研究。现针对传统控制策略调速效果不佳的问题,建立了电机调速控制系统的数学模型,在此基础上设计了基于模糊PID的电机调速控制系统,并与传统PID控制进行了对比。仿真结果表明:在以无刷直流电机为驱动装置核心的爬楼轮椅调速系统中,模糊PID控制比传统PID控制响应速度更快、超调量更小、鲁棒性更强。     

一种新型全控式自平衡爬楼车的设计与研究

为了解决全控式爬楼车工作时振动和冲击较大的问题,论文提出了一种全控式自平衡爬楼车的设计。本设计在爬楼的行星轮中间增加旋转的充气轮,增加了爬楼车的爬升和缓冲能力,通过模型的受力分析,验证了该设计的可行性;根据单摆平衡原理增加了自平衡控制,通过等比缩放模型的理论计算,验证了该控制的有效性,爬楼车重心更加平稳,减少了振动。对本设计的实物进行了测试,证明了理论推导的准确性。     

六轴工业机器人控制系统研究与设计

本文在现有工业机器人控制系统基础上设计了一套开放式工业机器人控制系统,开放式结构可以方便地拓展及更新机器人控制系统的功能,增强机器人的性能。系统采用双级结构控制器,底部采用DMC-2163控制卡控制机器人各关节的运动,利用工控机进行系统顶部管理和轨迹规划,最后对控制系统的软件部分进行了总体实现,通过对系统的测试证明了所研究系统的有效性和可靠性。     

半共享式爬楼轮椅结构设计与分析

针对老龄化现象的不断加剧和肢体残疾率的不断升高,通过参考共享单车的设计灵感,创新性地提出了一种半共享式的爬楼轮椅.采用模块化的设计方式,将爬楼轮椅分为折叠体和爬楼体两部分分别进行设计,对爬楼轮椅的传动系统和运动系统进行了研究.通过Adams建立动力学仿真模型,验证了爬楼轮椅的可行性.     

箱体式楼梯清洁机器人的结构与控制系统设计

楼梯清洁对于清洁机器人而言是一项较为复杂的任务,现有的楼梯清洁机器人虽可实现基本的爬楼与清洁任务,但存在清洁范围有限、效率低等问题。针对这一现状,设计了箱体式楼梯清洁机器人的结构与控制系统。这一楼梯清洁机器人以导轨配合齿轮、齿条的方式实现上下楼梯,同时配以质心调节机构,用竖直安放的舵机与带有轮子的电机支架连接,使轮子可在原地转向。在前工作箱体前方和左右两侧装设超声测距模块,基于单片机实现楼梯清洁机器人的运动控制。所设计的箱体式楼梯清洁机器人可以自动上下楼梯,并在狭小空间内原地转向,进而快速完成楼梯清洁任务。