授花粉竞赛机器人设计

设计了一种面向中国机器人大赛的授花粉竞赛机器人。针对机器人授花粉的竞赛要求,设计了授花粉机器人的机械系统;以STM32为控制核心,构建授花粉机器人电气控制系统,包括步进电机驱动器、舵机驱动器、循迹模块、视觉及图像处理模块。采用OpenMV视觉模块完成雌雄花识别和花蕊精准定位,结合舵机驱动机械臂,设计了手眼协调算法,实现了授花粉动作;采用小型四轴无人机作为风媒授粉区域的授粉平台,利用无人机单目视觉实现了目标引导点的识别,实现雌雄同体作物的风媒模拟授粉。将上述技术整合后,实现了授花粉机器人竞赛所需功能,并参赛验证了设计的有效性。     

基于线性CCD仿生四足爬坡的设计和实现

研究方向来源于中国工程机器人暨国际公开赛中的仿生四足机器人爬坡项目,针对项目规则中要求机器人在不同角度的斜坡上轻松快速的完成爬坡问题,提出了一种基于线性CCD的仿生四足爬坡的设计与实现。本文主要从仿生四足机器人的硬件系统结构和软件系统控制两方面进行设计。该仿生四足机器人道路轨迹识别模块使用TSL1401线性CCD对道路轨迹进行识别,采用黑线提取算法并对采集的黑色直线进行二值化处理;舵机驱动模块采用STM32F103单片机控制四条腿12个舵机和头部1个舵机实现机器人按设计的步态行走功能。防跌落模块采用的是避障传感器模块,通过红外线的发射与接收信号实现防跌落效果。实验结果表明设计有效可行,该仿生四足机器人具有灵活性好、摩擦力大、成本低、稳定性高的特点,对类似的智能机器人设计与实践具有参考意义。     

快递分拣机器人控制系统的设计

为提高快递分拣效率,设计了一种基于OpenMV机器视觉模块的快递分拣机器人控制系统。在这一控制系统中,通过机器视觉技术实现快递件的轮廓识别、定位、扫码及分类,将STM32单片机作为运动控制核心,外接传感器感知机器人的状态,基于串口与机器视觉模块双向通信,实现对放置在地面的快递件进行自动分拣。通过制作样机验证了设计的合理性与可行性。     

模块化多足步行机器人的运动控制系统研究

为解决机器人对复杂多变的环境适应性不强的问题，研制了模块化的多足步行机器人系统。针对模块化多足步行机器人的机构特点，设计并实现了一种位于机器人模块化控制体系底层的基于CAN总线的运动控制系统。采用微处理器、专用的运动控制和驱动芯片以及光电编码器实现了机器人关节的伺服闹环运动控制；采用CAN总线作为模块问的通信接口，有效地支持了多关节实时控制。提出了一种具有3层抽象结构特点的可扩展的软件体系结构，为运动控制系统提供模块化支持。实验验证了运动控制系统软硬件的可靠性和有效性。     

新型四足机器人步态仿真与实现

研究一种背部带关节的新型四足机器人,通过三维建模软件Pro／E和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了四足机器人虚拟样机,规划了四足机器人的步态,并且利用AD-AMS仿真软件对该四足机器人进行了步态仿真,同时利用单个AT89C52单片机成功实现对四足机器人5个舵机的独立控制以及舵机的速度控制。仿真与实验结果表明四足机器人能够根据设计步态实现直线行走。     

苹果采摘机器人控制系统设计

针对苹果采摘机器人控制系统制造及维护成本较高、功耗大、便携性差等问题,对其控制系统进行优化设计。该系统可分为视觉系统和主控系统,视觉系统采用Open MV3视觉模块,通过颜色识别成熟苹果;主控系统包括TB6612电机驱动模块、PCA9685舵机驱动模块和LM2596电源模块。实验测试表明,该控制系统在室内及室外测试下均工作稳定。     

舵机驱动仿生四足机器人设计

四足机器人是模仿动物的运动机理,实现不同环境下的适应性行走.电机驱动相比液压或气压驱动,有能量传递方便,信号传递迅速,标准程度高的优点,成为机器人驱动的主流选择.针对四足机器人多自由度运动的特点,提出了一种舵机驱动控制机器人实现所规划的行走步态的有效方法.即采用模块化设计了舵机驱动四足机器人,其中包括控制系统软硬件的设...     

Delta机器人控制系统设计

针对Delta机器人的运动特点,设计了可实现3自由度运动功能的控制系统,该系统由机械结构模块和机器视觉模块两部分组成。机械结构模块的控制采用LPC1114处理器,实现手爪三维空间内的移动与开合;机器视觉控制模块采用Lab View图形化编程语言,可视化编程减少了编程时间,对各部分程序进行了相应的介绍。机械结构模块的控制与机器视觉模块的控制相结合,提高了Delta机器人的运动控制精度。     

四轴工业机器人运动控制与视觉码垛

针对基于平行四连杆机构的码垛机器人运动控制与视觉抓取的问题,进行了相关运动学和视觉算法的研究。码垛机器人本体采用双四连杆结构,二轴驱动采用一组四连杆结构、三轴驱动采用一组四连杆结构,一轴及四轴由电机带动减速器直接驱动。在根据码垛机器人的结构特点,首先,建立了基于MDH法的连杆坐标系,其次从正、反运动学建模两个方面对拟人手臂进行了运动控制描述。然后,提出了一种Hough-链码视觉识别算法,以满足码垛机器人视觉功能需求。最后仿真结果表明,该码垛机器人可以有效解生产线上码垛作业问题。     

水下管道清洁机器人的设计与研究

针对目前水下管道清洁设备智能化程度低、人机交互性差的问题，设计了一款集水下管道智能巡检、污染物清除为一体的水下管道清洁机器人。该机器人采用STM32F407ZGT6单片机作为核心处理器，通过摄像头采集管道信息，利用PID算法控制水平分布于四角的螺旋桨，实现对机器人水下运动控制和管道智能巡检；清除过程采用机械臂结合OpenMV模块实现管道上的杂物清洁。设计的水下管道清洁机器人结构简单、控制稳定，可以实现水下管道巡检、杂物识别、杂物清除的一体化服务，从而降低清洁成本，提高经济效益。     

仿生六足机器人的设计与实现

模仿多足昆虫的生理结构,增加轮式驱动,设计了一款仿生六足机器人。基于Arduino控制板、舵机控制模块、蓝牙通信模块及红外检测模块设计了该机器人的控制系统,用于实现机器人的运动模式、步态选择、姿态高低等。这一仿生六足机器人具有操作简单、动作灵活、稳定性高等特点,经试验确认了设计的可行性。     

基于地面反力检测的四足马机器人适应步行法

为适应国内外对四足马机器人进行的广泛研究,根据四足马机器人的结构模型和步行稳定性分析,对其适应步行法进行了研究。首先,介绍了具有12个运动关节和球形脚部的四足马机器人结构模型,并求出了其运动学反解;其次,在分析步行稳定性和检测地面反力的基础上,提出了一种四足马机器人适应步行的实现方法;最后,通过自制的小型四足马机器人进行了适应步行实验。实验结果表明,所提出的四足马机器人适应步行法具有可行性。     

基于CPG的四足机器人全方位行走控制研究

针对四足机器人全方位运动控制问题,设计了中枢模式发生器(CPG)运动控制模型。利用正弦函数构建CPG的振荡网络模型,实现了四足机器人稳定的节律直线行走、斜线和转弯行走。通过ADAMS仿真和实验,验证CPG全方位运动控制模型的可行性。     

舵机刚度及间隙测试设备的设计与研究

基于平行四杆机构设计了一种大扭矩的舵机刚度及间隙测试设备。对控制系统的硬件组成和软件结构进行了分析设计,以可编程多轴运动控制器为控制核心,通过传感器测量作为反馈值,采用力矩、位置、电流三闭环控制策略,能够稳定准确地对被测舵机施加静态与动态扭矩,从而可以测得舵机刚度及间隙。研制了实际测试设备,并对模拟舵机进行了试验测试,验证了本设备机械机构设计的合理性和控制策略的可执行性。     

基于STM32单片机的四足仿生蜘蛛机器人控制系统设计

以四足机器人为研究对象，针对四足机器人在复杂环境下稳定性较差、越障能力有限的问题，设计了一款新型的仿生蜘蛛。该控制系统设计主要包括硬件设计和软件设计，以STM32单片机为控制核心,通过PCA9685舵机控制板控制整体12个舵机。蜘蛛携带的MPU6050陀螺仪模块将蜘蛛整体的运行姿态实时反馈给中央控制器，由此调整每条腿的角度，实现整体平衡的控制。同时位于蜘蛛前方的HC-SR04超声波模块实时监控前方障碍物的距离，进行避障处理。利用Protues仿真环境分析其各项功能的可行性，并进一步完成实物的设计制作与测试。仿真与实物测试结果表明：该系统能够较好地完成预期功能，实现在非结构地形上的平衡控制、躲避障碍物、运载物资等功能，为提升四足机器人的稳定性提供了较好的解决方案。     

主动腰部四足机器人控制系统与跳跃步态研究

四足动物在快速奔跑中会采用跳跃步态,而跳跃步态中腰部的伸缩运动又对速度的提升具有重大影响。针对跳跃步态中腰部摆动对速度的影响,设计了带有腰部主动关节的小型四足机器人,采用了舵机作为髋关节主动驱动器和弹簧作为膝关节被动驱动器,使腿部具有一个主动自由度和一个被动自由度。以STM32芯片为中央处理器设计了包括复位、通信和舵机驱动等功能模块的控制系统。通过软件设计,在实验中实现了四足机器人跳跃步态下的稳定运动和较好的仿生运动现象,验证了控制系统的有效性,观察到了腰部主动关节对四足机器人跳跃运动中的速度影响作用。     

基于ADAMS的仿生四足机器人运动分析与仿真

在了解国外主要研究成果的基础上,对四足机器人的关键技术进行了总结与分析。运动控制是四足机器人设计的关键技术之一,运动分析是为设计灵活稳定的物理样机及步态规划提供依据。在分析了仿生四足机器人实现运动要求的基本姿态的基础上,设计仿生四足机器人的机械结构;利用ADAMS建立了系统的考虑仿生四足机器人足部与地面接触的仿真模型,对其进行步态规划,仿真获得了四足机器人的动态特性;根据仿真结果,判断了步态规划的正确性及其影响,分析了摆动腿与地面冲击加速度过大的原因并提出了优化方案。     

小型化四足机器人的运动学分析及仿真研究

为降低四足机器人的工作能耗,提高其在恶劣环境下的有效工作时间,提出了一种小型化四足机器人的设计方案。首先,说明了该四足机器人的运动方式,详细介绍了其控制系统、减速传动机构、分解传动机构、间歇分配机构和腿部机构;然后,针对该小型化四足机器人的简化模型进行了运动学分析,将运用Pro/E软件建立好的小型化四足机器人模型导入ADAMS软件中,再基于ADAMS平台进行了三维四足机器人模型的运动仿真;最后,重点分析了该四足机器人双侧腿部进行步态切换时的行走状态,总结出了其速度曲线突变的原因。研究结果表明,该小型化四足机器人可以实现稳定的运动,进而验证了机器人设计方案的可靠性。     

多足机器人混合驱动机构的特定轨迹分析与实验研究

引入混合驱动机构的多足机器人能够实现快速移动,同时具有良好的灵活机动能力。针对该类基于混合驱动机构的多足机器人腿部机构的足端轨迹运动控制问题,首先进行了混合驱动七杆机构的运动学分析,得到了机构末端点的轨迹曲线簇;然后利用线性插值方法寻找特定轨迹与轨迹曲线簇的近似交点序列;进而推导出相对应的曲柄角度和丝杠长度序列,从而控制曲柄电机和丝杠电机的运动实现特定足端轨迹。以直线轨迹和大跨步轨迹为例进行实验研究,其结果表明实际轨迹与理论轨迹的吻合程度较高,误差的波动范围较小,在机器人腿部机构的足端轨迹规划中应用上述方法具有可行性。     

一种四足马机器人的结构模型及其步行控制

参照马的生理结构,对四足马机器人的一种结构及其步行控制方法进行了研究。为验证该方法的有效性,首先,根据仿生原理设计出具有12个运动关节和4个球形脚部的四足马机器人结构模型,并求出了其运动学反解;其次,基于提出的结构模型,设计并实现了四足马机器人行走步态和对角小跑步态,并对步行稳定性进行了分析。步行实验表明,所提出的四足马机器人仿生结构及两种步态的实现方法具有可行性。