电磁感应传感器在喷雾机器人导航中的应用

为满足喷雾机器人导航系统的需要,设计了适合温室恶劣环境、结构简单、价格低廉的正弦波信号发生器和电磁感应传感器。利用一对电磁感应传感器的信号电压差值判断机器人行驶的路径。通过实验标定,2只电磁感应传感器输出电压之差ΔU与偏离距离e在±100mm之间非线性度≤0.1。整机运行表明:控制系统工作稳定可靠,满足了喷雾机器人的功能要求。     

基于C8051F021的三维焊缝检测传感器设计

GMR(Giant Magneto Resistive,巨磁阻)焊枪悬浮高度传感器(专利号:200320116511.7)、焊缝检测传感器以及相应的微处理器有机集成,从而使传感器实现小型化智能化,减少对工件检测的死区范围.针对焊缝检测传感器需要标准正弦信号作为激励源,而传统的正弦信号发生器的不足,设计了基于C8051F021的数字化正弦信号发生器.该信号发生器容易控制波形的的各项参数,产生的波形精度高、稳定性好.     

一种新型仿生微型机器人的无缆测控系统

设计了一套基于磁场和射频信号的测控系统,用于实现仿趋磁细菌微型机器人的无缆操控及其运行参 数的检测．测控系统包括微型机器人的位姿检测子系统和微型机器人控制子系统．检测子系统中,磁传感器阵列实 时检测磁场信号,经过数据处理后获得微型机器人的状态信息,并与视频跟踪结果进行对照;控制子系统中,通过 射频发射的PWM 信号控制微型机器人的运动速度,同时通过导向磁场控制微型机器人的运动姿态．利用本系统, 实验研究了微型机器人的90± 转向运动,结果表明该系统能够有效控制微型机器人的运动.     

一种水下机器人传感器故障诊断与容错控制方法

采用自适应滤波器ＦＩＲ 对水下机器人进行在线自适应建模,并利用ＬＭＳ算法来调节滤波器的权系数．通过对滤波器权系数和误差信号平方的分析,实时检测出传感器的故障,并应用ＦＩＲ 滤波器输出替代故障传感器信号,实现传感器故障情形下水下机器人容错控制．应用该方法对Ｏｕｔｌａｎｄ１０００水下机器人传感器的故障进行检测和容错,实验结果表明所提故障检测方法准确可靠,具有较好的容错效果．     

多路径识别的智能循迹机器人设计与实现

智能循迹机器人在多传感器信号融合处理、多路径识别方面尚存缺陷。设计了一种具有多路径识别和测速反馈功能的自主循迹机器人,机器人采用AT89S52单片机作为控制核心,通过红外光电传感器实时检测路径情况,槽型光电传感器检测机器人运行速度,利用优先级判决法处理传感器反馈给单片机的信号,控制机器人的速度及转向。试验结果表明,设计的机器人能够很好地解决多种路径识别与冲突问题,可以自主准确、快速地实现对黑色引导线的判断和处理,使机器人根据引导线走向稳定地行驶。     

一种水下机器人传感器故障诊断与容错控制方法

采用自适应滤波器ＦＩＲ 对水下机器人进行在线自适应建模,并利用ＬＭＳ算法来调节滤波器的权系数．通过对滤波器权系数和误差信号平方的分析,实时检测出传感器的故障,并应用ＦＩＲ 滤波器输出替代故障传感器信号,实现传感器故障情形下水下机器人容错控制．应用该方法对Ｏｕｔｌａｎｄ１０００水下机器人传感器的故障进行检测和容错,实验结果表明所提故障检测方法准确可靠,具有较好的容错效果．

     

基于DSP和模糊控制的寻线行走机器人设计与实现

针对机器人比赛和电子设计竞赛中机器人寻线行走的普遍要求,提出了一种通用的寻线行走机器人的设计方法。机器人的核心控制器包括实现控制算法的DSP和用于扩展功能实现的CPLD;对来自光电检测传感器的信号采用模糊控制规则进行综合,核心控制器根据模糊控制器输出调整机器人的行走路线,最终实现机器人寻线行走。     

MEMS气体流量传感器的简易流量测试装置

为了完成所研制的MEMS气体流量传感器样品的流量测试与标定,设计制作了一种由标准流量发生器和传感器信号读出与数据采集电路组成的简易流量测试装置。标准流量发生器由注射器和可更换的砝码组成,利用不同的砝码配重,在注射器出气口产生合适的恒定气体流速。通过理论分析和Ansys有限元数值仿真,验证了简易标准流量发生器的可行性。传感器信号读出与数据采集电路基于内建多路A/D转换器的单片机实现,具有传感器加热电阻器的恒温控制、流量信号的数字检测和显示的功能。采用该简易流量测试装置对自行研制的MEMS气体流量传感器进行了流量测试与标定,获得了待测器件的标定参数、传感器流量测量的绝对误差和相对误差。     

基于STM32的力反馈型康复机器人控制系统设计

研究了一种基于STM32的力反馈型康复机器人控制系统的设计。采用位置传感器和扭矩传感器检测康复机器人机械臂的位置信息以及机械臂与患者的相互作用力信息,将位置信息与作用力信息送入基于ARM-M3内核的STM32微控制器进行处理,从而实现康复机器人中驱动电机的控制。该系统硬件处理电路包括了扭矩信号的信号调理单元、微控制器控制单元、电机驱动单元以及USB接口单元。经实验验证,本系统可以实现康复机器人的平稳安全的控制。     

融合视觉和嗅觉的管道探测机器人的设计与实现

介绍了一种新型管道探测机器人系统．采用视频分划生成的十字线,对管道内的视频图像信号中的目标信号进行识别和判断;利用气体传感器对管道内残留的有害气体进行识别和判断,并融合两部分的判断结果送入控制系统,用以控制机器人的移动和对目标执行动作．本系统采用巧妙的机械结构有效实现机器人在直管和弯管进行简易、快速、准确的检测．通过原理样机验证了这套系统的可行性．     

基于摆式重力仪的电容测微相敏检波器研究

基于摆式重力仪的基本结构,分析了重力检测电容测微器的工作原理,同时提出了一种提供电容测微器激励信号的高对称差分激励信号源的设计.针对微弱信号检测环节,根据互相关检测数学模型,设计了一种实用型开关式全波相敏检波电路.本文电路已在摆式重力仪设计研制中获得成功应用,结果表明:电路性能稳定,检测精度优于20μV,重力检测精度优于1×10-6ms-2(0.1 mGal).     

导航模拟装置的设计与开发

设计并完成某运载体的组合导航系统的模拟装置。该导航模拟装置采用姿态传感器和模拟多普勒的数据实现导航模块在应用上的功能,利用嵌入式PC104搭建硬件平台,在Borland C++4.5和Visu-al Stdio6.0工具下分别完成Dos环境下的导航程序和Windows环境下的人机交互界面,提供低成本的实时导航信息,在保证实用性的基础上为产品的破坏性试验降低成本,最后通过小车实验结果表明导航模拟装置的实用性和精确度。     

飞行器导航传感器故障诊断的应用研究

研究导航传感器故障诊断问题,由于飞行器导航传感器所处环境十分复杂,导航系统由多种部件组成,故障存在许多随机性、模糊性和不确定性因素,难以建立确定数学模型。传统线性模型故障诊断准确率低。为了提高飞行器导航传感器故障诊断准确率,提出一种神经网络的导航传感器故障诊断方法。飞行器导航传感器发生故障时信号中会产生突变成分,利用小波包对原始故障信号进行分解,提取信号特征向量,然后将特征向量输入神经网络训练,实现飞行器导航传感器故障智能化诊断。在Matlab平台实现传感器故障诊断的仿真,结果表明,神经网络提高了飞行器导航传感器故障诊断的准确率,是一种在线、行之有效的导航传感器故障方法。     

一种新的远距离超声测障传感器时变增益电路

在地面自主车辆的导航与控制研究中,远距离超声传感器对于障碍检测具有重要意义。针对加大发射功率和减小死区距离,提高探测灵敏度和信号饱和、自激振荡之间的矛盾,提出了一种基于TL026控制芯片的超声传感器时变增益电路设计方案,并在此基础上实现了远距离超声测距系统。野外环境中的实验结果表明,时变增益方案显著提高了超声传感器的有效探测范围。     

Adaptive tuning of a Kalman filter via fuzzy logic for an intelligent AUV navigation system

This paper describes the implementation of an intelligent navigation system, based on the integrated use of the global positioning system (GPS) and several inertial navigation system (INS) sensors, for autonomous underwater vehicle (AUV) applications. A simple Kalman filter (SKF) and an extended Kalman filter (EKF) are proposed to be used subsequently to fuse the data from the INS sensors and to integrate them with the GPS data. The paper highlights the use of fuzzy logic techniques to the adaptation of the initial statistical assumption of both the SKF and EKF caused by possible changes in sensor noise characteristics. This adaptive mechanism is considered to be necessary as the SKF and EKF can only maintain their stability and performance when the algorithms contain the true sensor noise characteristics. In addition, fault detection and signal recovery algorithms during the fusion process to enhance the reliability of the navigation systems are also discussed herein. The proposed algorithms are implemented to real experimental data obtained from a series of AUV trials conducted by running the low-cost Hammerhead AUV, developed by the University of Plymouth and Cranfield University.     

An algorithm for safe navigation of mobile robots by a sensor network in dynamic cluttered industrial environments

Mobile robots have been widely implemented in industrial automation and smart factories. Different types of mobile robots work cooperatively in the workspace to complete some complicated tasks. Therefore, the main requirement for multi-robot systems is collision-free navigation in dynamic environments. In this paper, we propose a sensor network based navigation system for ground mobile robots in dynamic industrial cluttered environments. A range finder sensor network is deployed on factory floor to detect any obstacles in the field of view and perform a global navigation for any robots simultaneously travelling in the factory. The obstacle detection and robot navigation are integrated into the sensor network and the robot is only required for a low-level path tracker. The novelty of this paper is to propose a sensor network based navigation system with a novel artificial potential field (APF) based navigation algorithm. Computer simulations and experiments confirm the performance of the proposed method.     

GNSS欺骗式干扰检测综述

近年来,随着卫星导航系统在军事监测、精细农业、交通监控、资源勘探、灾害评估等领域的广泛应用,提高卫星导航系统的安全性和鲁棒性成为研究的热点。介绍了卫星导航欺骗式干扰的原理与分类,根据卫星信号从生成到最终实现定位导航这一过程和基于统计学层面将当前的欺骗式干扰检测技术分成基于导航数据信息、基于空间处理、基于射频前端处理、基于基带数字信号处理、基于定位导航运算结果和基于机器学习等六大类,并对每类采用的检测方法进行性能对比,从实时检测和综合检测两个方面对未来的欺骗式干扰检测进行展望。     

高精度正弦信号相位差发生器的设计

针对科氏流量计离线测试的需要,研制了一种基于直接数字合成技术(DDS)的正弦信号相位差发生器,其采用单片机(MCU,microcontroller unit)和复杂可编程逻辑器件(CPLD,complex programmable logic device)为主要框架,具有结构件简单、输出相位差精度高、易于实现等特点.该种信号发生器主要用于模拟科氏质量流量计传感器产生两路相位差可调的正弦信号,测试表明:其输出波形好,相位差精度高.