热膨胀电极位移法用于机器人点焊过程的研究

本文首次将热膨胀电极位移法用于机器人点焊．采用 高精度、高分辨率的光栅位移传感系统，对机器人点焊电极位移变化规律进行了研究．试验 结果表明，测量数据准确，重复性高，为电极位移法用于机器人点焊质量监控提供了新的途 径．     

锅炉排管爬壁机器人姿态模糊控制的研究

本文针对锅炉排管爬壁机器人在现场工作和运行中出现的爬行不可靠现象,利用位移 传感器建立机器人的姿态传感系统,提出模糊辨识的方法将位移信号变换成机器人的姿态角 度,并由此确定机器人作业与运行的模糊控制策略,仿真验证了该方法能够提高作业效果, 保证运行的安全、可靠,并能保证一定的速度．     

基于光电传感器的移动机器人室内定位

设计了一种基于光电鼠标和电子罗盘的机器人定位系统.通过放置在小车尾部中央位置的光电鼠标芯片测出X和Y的单位时间内的位移数据,经过STM32处理得到坐标值,并将小车的坐标值等信息显示在液晶屏上.通过电子罗盘得到小车的航向.在获取小车坐标与方向后,上位机通过无线模块向小车发送控制命令,从而控制小车的行驶轨迹,并将行其显示在上位机界面.经实验测试,测量位移的定位误差在0.45％,可以达到满足机器人室内定位系统的要求.     

基于一级倒立摆模型仿人机器人控制算法研究

针对仿人机器人步态行走不稳定的问题,以倒立摆为控制对象,建立仿人机器人步态行走数学模型。以仿人机器人姿态角和位移建立双闭环控制系统,采用PID控制算法对仿人机器人姿态角和位移进行调节。以19自由度仿人机器人进行实验验证,表明了所采用仿人机器人步态行走系统PID控制算法的正确性及高精确度。系统响应稳定,超调<0.3%,调节时间<0.2 s,关节输出相对误差最大值为2.25%,可实现仿人机器人稳定的步态行走。     

一种基于粘滑运动原理的微小型机器人建模与实验

为实现微小型机器人的精密运动定位,提出一种基于粘滑运动原理的足式微小型机器人.机器人足由双压电膜驱动,本身为空间不等截面的弹性梁结构.首先建立了柔性足的有限自由度模型和机器人系统的动力学模型.然后根据粘滑驱动中的粘滞和滑移过程的不同特点,分别对粘滞过程的静力学与滑移过程的瞬态动力学进行了分析,得到了机器人运动位移、分辨力与驱动电压之间的关系,并分析了粘滞-滑移过程中摩擦力的变化以及足尖的状态切换过程.分析结果表明,在粘滞阶段,基体的静态位移与驱动电压近似呈线性关系,且随驱动电压的增高而增大;在滑移阶段,由于柔性足的振动及振动与摩擦力的耦合关系,足端的滑移距离及基体位移与驱动电压之间存在非线性关系.建立了机器人样机,对机器人的运动分辨力和位移响应进行了测试,实验数据显示,基于粘滑运动原理,机器人可以实现0.88μm的高运动分辨力.     

工业机器人时间最优轨迹规划及轨迹控制的理论与实验研究

提出了一种用于工业机器人时间最优轨迹规划及轨迹控制的新方法, 它可以确保在关节位移、速度、加速度以及二阶加速度边界值的约束下, 机器人手部沿笛卡尔空间中规定路径运动的时间最短. 在这种方法中, 所规划的关节轨迹都采用二次多项式加余弦函数的形式, 不仅可以保证各关节运动的位移、速度、加速度连续而且还可以保证各关节运动的二阶加速度连续. 采用这种方法, 既可以提高机器人的工作效率又可以延长机器人的工作寿命. 以PUMA 5 6 0机器人为对象进行了计算机仿真和机器人实验, 结果表明这种方法是正确和有效的. 它为工业机器人在非线性运动学约束条件下的时间最优轨迹规划及控制问题提供了一种较好的解决方案.     

基于多传感器信息系统的三轮全向机器人的研究

本文介绍基于多传感器信息系统的三轮全向机器人的研究,建立了机器人三轮全向移动模型,底盘的三个全向轮呈120。分布,可实现机器人在二维平面内的任意方向移动;设计了多传感器信息系统,通过陀螺仪实现机器人的位姿信息获取,通过双编码器的正交模型实现机器人的位移信息获取,通过机器视觉实现目标物体的甄别,最后给出机器人识别篮球的案例实验结果。     

基于双目视觉的掘锚机器人行驶位移检测方法

针对掘锚机器人在行驶过程中存在行驶位移检测精度低的问题,以已支护锚杆为定位基准,通过分析掘锚机器人与已支护锚杆之间的距离关系,建立“掘锚机器人-已支护锚杆”定位模型,提出一种基于双目视觉的掘锚机器人行驶位移检测方法。煤矿井下环境复杂,采用传统的Census变换算法得到的视差图具有局限性,通过分析双目视觉测距原理,提出一种改进Census变换算法获取锚杆的视差图,得到锚杆图像的深度信息;提出一种锚杆特征的识别与定位方法,利用边缘检测算法对视差图中的锚杆进行轮廓提取,采用最小外接矩形与最大外接矩形算法对锚杆轮廓进行框选,提取锚杆特征点的像素坐标,通过分析坐标转换关系将特征点像素坐标转换为世界坐标,采用最小二乘法将特征点空间坐标拟合成一条直线,经过该直线建立平行于巷道截面的平面,解算双目相机与该平面之间的距离,进而得到掘锚机器人与该平面之间的距离。搭建移动机器人平台进行掘锚机器人行驶位移检测实验,结果表明：改进后的Census变换算法使误匹配率从19.85%降低到11.52%,较传统Census变换算法的误匹配率降低了41.96%;锚杆特征点识别与定位方法能够有效提取锚杆特征点的空间坐标,经...     

MSC1210在微位移传感器系统的应用

将中科院合肥智能所机器人传感器实验室的多维力传感器技术与TI公司新推出的MSC1210 单片机相结合,可实现机器人对微小位移的高分辨率检测。文章首先简要介绍微位移传感器结构特点,然后结合实际使用情况较为详细地说明MSC1210的多路输入复用器、PGA、滤波器等新特性,在此基础上构建微位移检测的硬件平台。同时,为传感系统设计智能人机交互接口,帮助用户根据实际需要方便选择诸如采样率、滤波器型号等相关参数,以求达到满意的应用效果。     

关节式爬管机器人的运动稳定性研究

在爬管机器人的运动稳定性问题的研究中,设计了一种应用关节式机器人运动原理的爬管机器人.为提高机器人运动的稳定性,提出以关节翻转力矩和手爪夹持力来评判运动姿态的稳定性,以躯干质心位移和速度的变化规律来评判运动轨迹的稳定性.利用ADAMS软件建立了在一个运动周期内,各关节驱动电机的输出转矩、手爪与管道之间的接触力,以及躯干质心的位移、速度等随时间的变化规律模型.结果表明所设计的爬管机器人的关节翻转力矩和手爪夹持力能满足运动姿态稳定性的要求,且能够以约1.11 m/min的速度沿着垂直管道平稳地爬行,不偏离爬行方向,保证了机器人运动轨迹的稳定性.仿真结果为下一步研制关节式爬管机器人的物理样机提供了理论指导,也为其它类型的爬管机器人研究提供了参考.     

基于多传感器数据融合的机器人里程计设计与实现

设计并实现了一种基于FPGA和多光电鼠标的高精度机器人里程计。多个PS/2光电鼠标传感器测量位移数据,利用FPGA解析PS/2协议并完成数据融合,得出高精度机器人里程计结果。针对传统Luo一致性数据融合算法的缺陷进行改进,并通过归一化特征值加权法得到每个传感器测量值被系统综合支持的程度,完成多传感器测量数据融合。实验结果表明:该数据算法计算步骤固定,方便在FPGA上实现;该里程计在有异常数据干扰情况下,能够达到较高的测量精度。     

Evolutionary Design of Fuzzy Logic Based Position Controller for Mobile Robot

This paper develops a fuzzy logic based position controller whose membership functions are tuned by genetic algorithm. The main goal is to ensure successful velocity and position trajectories tracking between the mobile robot and the virtual reference cart. The proposed fuzzy controller has two inputs and two outputs. The first input represents the distance between the mobile robot and the reference cart. The second input is the angle formed by the straight line defined with the orientation of the robot, and the straight line that connects the robot with the reference cart. The outputs represent linear and angular velocity commands, respectively. The performance of the fuzzy controller is validated through comparison with previously developed mobile robot position controller based on control Lyapunov functions (CLF). Simulation results indicate good performance of position tracking while at the same time a substantial reduction of the control torques is achieved.     

足球机器人功能系统的实验性设计

本文简要介绍足球机器人系统的四大功能模块即视觉系统、决策系统、通信系统和车体系统。然后对足球机器人的各个功能系统分别提出其实验性设计,以实现每个功能系统的多视角实验平台,该功能系统的实验平台除对足球机器人系统进行功能研究外,还可用于智能控制的教学和研究。     

Optimal location of mouse sensors on mobile robots for position sensing

Optical mouse sensors have been utilized recently to measure the position and orientation of a mobile robot. This work provides a systematic solution to the problem of locating N optical mouse sensors on a mobile robot with the aim of increasing the quality of the position measurements. The developed analysis gives insights on how the selection of a particular configuration influences the estimation of the robot position, and it allows to compare the effectiveness of different configurations. The results are derived from the analysis of the singular values of a particular matrix obtained by solving the sensor kinematics problem. Moreover, given any mobile robot platform, an end-user procedure is provided to select the best location for N optical mouse sensors on such a platform. The procedure consists of solving a feasible constrained optimization problem.     

Stabilization of the inverted pendulum around its homoclinic orbit

The inverted pendulum has been used as a benchmark for motivating the study of nonlinear control techniques. We propose a simple controller for balancing the inverted pendulum and raise it to its upper equilibrium position while the cart displacement is brought to zero. The control strategy is based on an energy approach of the cart and pendulum system.     

Analysis of the energy‐based swing‐up control for the double pendulum on a cart

Designing and analyzing controllers for mechanical systems with underactuation degree (difference between the number of degrees of freedom and that of inputs) greater than one is a challenging problem. In this paper, for the double pendulum on a cart, which has three degrees of freedom and only one control input, we study an unsolved problem of analyzing the energy‐based swing‐up control which aims at controlling the total mechanical energy of the cart‐double‐pendulum system, the velocity and displacement of the cart. Under the energy‐based controller, we show that for all initial states of the cart‐double‐pendulum system, the velocity and displacement of the cart converge to their desired values. Then, by using a property of the mechanical parameters of the double pendulum, we show that if the convergent value of the total mechanical energy is not equal to the potential energy at the up–up equilibrium point, where two links are in the upright position, then the system remains at the up–down, down–up, and down–down equilibrium points, where two links are in the upright–down, down–upright, and down–down positions, respectively. Moreover, we show that each of these three equilibrium points is strictly unstable in the closed‐loop system by showing that the Jacobian matrix valued at each equilibrium point has at least one eigenvalue in the open right half plane. This shows that for all initial states with the exception of a set of Lebesgue measure zero, the total mechanical energy converges to the potential energy at the up–up equilibrium point. This paper provides insight into the energy‐based control approach to mechanical systems with underactuation degree greater than one. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

机器人操作器姿态性能的自动测量

本文介绍了作者在里昂国立应用科学学院工业自动化实验室发展的一个无机械接触的姿态性能自动测量系统.该系统由测量头、靶子和数据采集、处理子系统构成.测量头是一铅质直角三面体.其上装有六个感应式位移传感器;靶子是一钢质直角三面体.与被测机器人相联接;靶子相对测量头的姿态可根据传感器给出的距离数据算出,一台微计算机管理着数据的自动采集处理以及与机器人控制器之间的通信与协调动作,对两台机器人进行的实际测量应用.已展示了一些有意义的结果;同时也表明,该测量系统可以在工业环境中可靠和方便地用于多种工业机器人的姿态重复性和动态性能的测试,并且具有造价低,适应性强和自动化程度高等特点.