机器人技术的发展趋势

1．结构设计更优化 机器人的发展要求探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载／自重比，机构向着模块化、开放式和可重构方向发展。智能机器人和高级工业机器人的结构要力求简单紧凑，高性能部件甚至全部机构的设计向模块化方向发展；驱动采用交流伺服电机，向小型和大功率输出方向发展：控制装置向小型化和智能化方向发展，采用高速CPU和64位芯片、多处理器和多功能操作系统，提高机器人的实时和快速响应能力。机器人软件的模块化简化了编程，发展了离线编程技术，提高了机器人控制系统的适应性。     

工业机器人安全控制器设计与实现

以通用六轴空间关节型工业机器人的安全要求为中心,阐述了工业机器人安全单元的设计与实现.首先介绍了工业机器人的安全单元的现状以及机器人安全控制系统的研究意义.接着通过分析工业机器人的工作特点,总结出工业机器人安全单元的需求点,并进行了工业机器人安全单元的设计.设计了以DSP和FPGA为核心的独立于机器人主控制器的安全单元,完成了对机器人运动控制系统各类状态量和机器人工作区域内安全设备状态的监视.     

智能安防机器人控制系统设计与研究

进入21世纪以来利用机器人代替人工作业的理念已经在全世界范围内得到了广泛认可,机器人技术的发展水平已成为一个国家高新技术产业的代表,而智能安防机器人作为众多机器人中的一员更是受到了广泛的关注。针对智能安防机器人设计了一套功能强大、性能稳定的控制系统,首先采用模块化的设计思路,对智能安防机器人控制系统的总体架构进行了设计;其次对机器人控制系统主控器进行了设计研发,并对机器人运动控制子系统、传感器子系统以及摄像头控制子系统进行了研究设计;最后利用机器人平台对控制系统进行了实验测试,并对实验结果进行了分析总结。可以预见,安防机器人在降低人工操作危险性、减少企业成本等方面具有重要意义。     

2009日本国际机器人展综述

根据2009日本国际机器人展展览内容分别对工业机器人、服务机器人以及特种机器人技术及产业发展现状及趋势进行了总结,介绍了部分具有特色的机器人产品.     

通风管道清洗机器人的控制系统设计

在中央空调管道清洗机器人的机械结构设计基础上,研究了基于STM32芯片的通风管道清洗机器人开放式控制系统,完成了清洗机器人的控制策略和控制系统软/硬件结构设计。相较其他通风管道清洗机器人,此方案配备了洒水器,改进了清洗装置,利用WIFI无线通信控制,采用了履带式结构。经性能测试,该机器人结构简单,清洗能力突出,续航时间长,控制灵活,系统工作稳定。     

基于开放式架构的反恐排爆机器人关键技术分析

提出采用开放式架构的模块化机器人设计理念,以实用化、商品化和产业化为目标,研制基于开放式架构的模块化单兵可携带的反恐排爆机器人.对基于开放式架构的排爆机器人的关键技术作了详细分析.     

基于DSP管道机器人控制系统设计

实现了一个基于运动控制芯片TMS320F28335的管道机器人控制系统,该开放式运动控制系统以PC机＋DSP运动控制器为核心,通过RS-485串行通信完成两者之间的通信,较好地实现了机器人的实时控制和图像采集。介绍了机器人机械系统结构、控制系统硬件组成和软件设计。     

SCARA四轴机器人控制系统综述

SCARA工业机器人因速度快、精度高及机构特点,特别适合于装配工作,因而在3C、食品药品、汽车工业等生产领域有着广泛应用,如装配印刷电路板和零部件等。首先,讲解轨迹规划并对其进行分类,包括基本轨迹规划、最优轨迹规划和人工智能轨迹规划,并总结了各类方法的优点和存在的问题。其中基本轨迹规划是在关节空间进行多项式、样条曲线插补,在笛卡尔空间进行速度规划、直线和圆弧插补;最优规划包括时间最优、能量最优、冲击最优;人工智能是建立在遗传算法和机器学习的基础上对轨迹进行规划。实现轨迹规划需要控制器驱动器等硬件基础和控制策略保障轨迹跟踪,综述了现有的控制系统架构及控制方法。目前主流的控制系统包括运动控制卡型和基于工业总线型,利用工业以太网可以实现自动化系统的网络化。同时,为方便读者选择合适的SCARA机器人,介绍了国内市场的情况,并对比了一些产品的性能及优缺点。最后,对未来发展进行了展望,主要包括驱控一体型控制系统、机器人模块化及人机协作方面。     

浅谈工业用伺服机器人系统的关键技术及发展前景

随着工业自动化的发展,越来越多的领域使用工业伺服系统机器人代替人力。工业伺服机器人不但可以节约工资成本,同时可以提升产品品质及生产效率,尤其对于工作环境比较恶劣的场合,工业伺服系统更具有优势。本文就国内外现阶段机器人伺服系统的关键技术及发展前景进行一些探索性的总结。     

基于嵌入式ARM和组合滤波的巡检机器人轮速控制

巡检机器人在未来将应用到工业和生活各个领域,轮速控制系统是实现机器人自主巡检的关键环节。针对工程研发过程中遇到的问题和传统控制系统滤波方式的优缺点,设计了三种滤波相融合的机器人轮速控制系统滤波方案,并在STM32F103嵌入式ARM控制器中采用增量式PID控制算法对其进行轮速控制。实验对复合滤波器使用前后进行实物数据采样和图表对比,验证了三种滤波器的组合方案可以使巡检机器人轮速控制精度较滤波前提高至0.9%,轮速偏差均值提升至0.6 r/min。     

开放式网络运动控制系统的研究

结合开放式系统需求,开发了一种开放式网络运动控制系统。采用"NC嵌入PC"结构,采用基于PCI总线的运动控制卡完成实时控制,以Windows为开发平台,利用Winsock控件,完成了开发客户端和控制服务器端的程序设计,实现了基于C/S结构的网络运动控制系统。实验表明,速度曲线中电机实际转速与给定转速波形基本相同,延时很小(4 ms),匀速段速度波动很小(±1%),误差只有±3脉冲,运行平稳没有速度超调,定位准确实时可靠,控制灵活、速度运行宽,具有友好的人机界面接口设计。     

基于工控机+DSP的移动机器人控制系统设计

提出了一种自主越障移动机器人控制系统,该控制系统采用嵌入式工控机+DSP运动控制卡的控制结构,较好地实现了机器人的实时控制和图像采集。介绍了机器人的机械系统结构,基于嵌入式工控机和DSP运动控制卡的开放式控制系统的硬件组成和软件设计,以及基于无线通讯网络的遥操作技术。通过爬斜坡、爬台阶等越障实验,验证了其良好的自主越障能力和环境适应能力。     

ABB机器人浇铸工作站的设计和应用

根据ABB机器人的功能需求和特点,设计了具有良好通用性的工业机器人浇铸控制系统的软硬件结构。以六轴机器人为应用实例,并根据实际生产的需求,通过西门子PLC与ABB机器人的信号交互控制。实际应用结果表明,该浇铸工作站有效的提高了浇铸生产效率,并且运行稳定可靠。     

Variable Dynamic Threshold of Jerk Signal for Contact Detection in Industrial Robots without Force Sensor

This study proposes a variable dynamic threshold for a jerk signal for achieving contact detection in industrial robots. Sensorless force control is useful in applications in advanced industrial robots. The external torque of each joint is estimated accurately by using a disturbance observer and by inverse dynamics calculations. However, the phase lag of the disturbance observer and the dynamic parameter error create force estimation errors. These errors hamper quick and reliable contact detection in industrial robots. Therefore, this study proposes a useful approach to contact detection that uses a variable dynamic threshold for a jerk signal. The proposed variable dynamic threshold reduces contact detection failures caused by force estimation errors during the free motion of a robot. The proposed threshold is suitable for robot motion and improves the speed of contact detection. Numerical simulation results show that the proposed method is valid for the parameter variations in an actual industrial robot. In addition, experimental results show that the dynamic threshold is a useful technique for application to general robot systems as well. The dynamic threshold is useful in applications for any industrial sensorless force control system.     

交互式多模型算法的远程控制机器人设计

设计了一种远程控制机器人,并采用了交互式多模型(IMM)算法,使操作人员在远离危险的情况下完成控制操作,提高了机器人服务器跟踪目标的能力。实验证明:机器人系统在远程可控性和实时性上有良好的表现。     

工业机器人在大型展馆中的运用

通过介绍工业机器人在上海科技馆机器人剧场的实际应用,以案例中核心表演项目茉莉花群舞为例,详细阐述了系统的基本原理、系统的组成、以及系统群控的实现方法,很好地利用了工业机器人的精准性、及时性,将高速PLC作为核心协同调配多台机器人进行群舞表演,实践证明系统舞台表现力强,性能可靠稳定,维护方便。     

基于视觉的食品包装生产线机器人控制系统

本文介绍一种食品包装生产线的机器人控制系统。基于视觉系统获得生产线上被包装物体的位置与几何信息,利用惯量分析原理确定抓取点,采用矢量控制与学习控制方法调节机器人抓取器对物体实施稳定抓取。仿真及实验结果证明了控制策略的有效性。     

基于Android的小型移动机器人远程控制系统设计

针对传统机器人控制终端灵活性不足的问题,结合飞速发展中的Android移动平台,设计了一种基于Android的小型移动机器人远程控制系统。该系统由小型移动机器人、无线通信模块和Android平台3部分组成,通过无线局域网实现下位机与上位机之间的视频传输以及数据通信。给出了控制系统的总体架构,并具体阐述了系统硬件及软件两方面的实现。最后对系统进行了实验测试,测试结果表明,Android移动终端可远程控制移动机器人的运动状态,并实时获取机器人传回的视频,视频播放流畅,整个系统有着较好的稳定性和可靠性。     

变电站设备巡检机器人的研制

介绍了一种基于移动机器人的变电站设备巡检系统。该系统能够以自主或遥控的方式,在无人值守或少人值守的变电站对室外高压设备进行巡检,及时发现电力设备的热缺陷、异物悬挂等设备异常现象。文中介绍了变电站设备巡检机器人系统的总体结构,以及在该机器人移动平台上搭载的变电站设备检测系统,并给出了基于可见光电荷耦合器件（CCD）摄像机、远程红外热成像摄像机和高性能定向传声器（MIC）等传感器的变电站设备的图像巡检、设备仪表的自动识别、一次设备的红外检测以及移动物体侦测等功能模块的实现。现场工业运行表明,该机器人系统的非接触式移动检测与变电站综合自动化的接触式监控结合,可以真正形成全监控方式,大大提高变电站设备运行的安全可靠性。