六足机器人控制系统设计

由于国内石油管线巡护以传统人工巡检为主,受人为和地理区域因素的影响,导致复杂地理环境以及人力无法达到区域的场所下的管线巡检困难。因此,本文设计了一种六足机器人控制系统,使用STM32F103RCT6作为主控板,连接舵机驱动板,搭配传感器模块,采用三角步态来控制机器人,从而实现石油管道智能巡检。     

仿生六足机器人的步态运动控制器设计

通过分析仿生六足机器人典型行走步态,采用多舵机分时控制思想.利用AT89C52单片机和舵机设计出步态运动控制器.该控制器可驱动机器人足部12个舵机协调运动,实现全方位的六足步态.     

六足机器人爬楼梯步态规划

楼梯是移动机器人工作环境中最常见的复杂障碍物之一,也是衡量机器人在非结构化环境中推进性能的一项重要指标。因此,分析了国内爬楼梯机器人的研究现状,设计了六足机器人AmphiHex的四足步态,计算了四足步态的稳定裕度,并分析了四足步态在不同楼梯中的应用,最后通过实验验证步态规划是可行的,从而为机器人的系统设计和行为决策提供指导。     

新型仿生六足机器人自由步态中足端轨迹规划

设计了一种具有变形关节和轮式足端的新型仿生六足机器人,该机器人具备轮式、爬行、步行等运动模式,有较好的灵活性及环境适应能力。运用矢量法构建了机器人运动学模型,并利用几何关系对模型进行求解。对机器人沿给定的路径执行自由步态时机器人所允许的最大步幅进行了分析。基于不同的地形条件,规划了抛物线和直线-抛物线两种足端轨迹。仿真结果表明,机器人在沿给定的路径执行自由步态时,抛物线和直线-抛物线两种足端轨迹规划方法合理、可行。     

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。     

基于离散化的六足机器人自由步态生成算法

为精细模仿生物步态,充分发挥六足机器人运动潜能,在离散化机器人单足工作空间的基础上,融合中枢模式发生器(Central pattern generators,CPG)模型与反射模型的核心思想,建立离散化步态模型,基于稳定性分析,构建机器人稳定的位置状态空间,将步态规划问题转化为稳定的位置状态空间中位置状态间的排序问题,在此基础上,提出一种新的自由步态生成算法,并结合试验样机开展步态试验。试验结果表明,自由步态生成算法可根据给定的速度要求生成符合生物运动特点的稳定步态以实现机器人的灵活运动。     

六足机器人行走步态的协调控制

利用光电开关作为六足机器人步态检测传感器,使机器人能够按照三角步态进行行走。介绍了六足机器人三角步态的行走原理、步态调整方法和光电开关的硬件电路。     

慧鱼六足仿生机器人步态研究与实现

在仿生学原理的基础上,对六足步行机器人三角步态的行走原理和稳定性进行了分析。采用慧鱼仿生机器人包搭接出六足步行机器人,进行了一系列步行的实验。并对机器人腿部机构中的足端轨迹进行了仿真与分析。结果表明该机器人能够严格按三角步态进行行走,实现诸如直线、转弯、躲避障碍物等行走功能,具有较好的机动性。     

圆弧形腿机构六足机器人的结构和控制系统设计

针对轮式移动机器人越障能力不足的问题,设计出了一种兼具轮式和足式移动机构特点的圆弧腿仿生六足机器人。完成了基于飞思卡尔MC568037型DSP及CAN总线的机器人控制系统的设计;对机器人的运动步态、静力学及运动学模型进行了研究,并采用ADAMS仿真软件对运动学模型进行了验证;提出了一种基于三角函数规律的电机转速曲线。最后对电机驱动系统、机器人的越障及转向性能进行了测试。实验结果表明,机器人驱动电机的控制系统具有良好的响应特性,机器人可通过30 cm高的障碍,并且具有较小的转向半径,环境适应性强。     

新型六足爬行机器人设计

采用了仿哺乳类的腿部结构,并针对这种腿部结构设计了六足的行走方式,通过对12个步进电机的控制,采用三角步态,实现了六足机器人的直行功能.仿真及试验证明,这种结构能较好地维持六足机器人自身的平衡,并且对今后更深入地研究六足机器人抬腿行走姿态及可行性,具有较高的参考价值.     

六足森林消防机器人机构设计与仿真

为实现机器人在森林地形环境下的消防作业,设计了一种六足仿生机器人的运动机构。分析了机器人的机械结构、腿部结构特点以及空间运动范围。利用Solid Works三维软件建模并导入ADAMS软件中,进行六足机器人在平坦地面上不同工作模式下三种运动姿态的切换、前进以及崎岖斜坡的爬行仿真。分析了不同地形条件下机器人的质心位移、平稳性和腿关节驱动力。仿真结果验证了机构设计的合理性与正确性,旨在为森林消防机器人的后续研究工作提供参考依据。     

六足步行机器人分级控制及通信

研究了六足步行机器人的分级控制策略;实现了Windows的PC机和工控机之间的数据通信;制定了基于RS—232C的串口通信协议;研究了Windows平台下串口通信的实现方法;并用Visual C 编写通信类实现了上位机Windows环境下的通信编程。实验证明,数据通信稳定可靠;分级控制实时、有效。     

Scale effect mechanism research of insect-imitating hexapod robot

Journal of Mechanical Science and Technology - The scale parameter is one of the key factors which influence the structure and locomotion characteristics of the legged robot. The scale effect...     

动物机器人新型智能监控系统设计

利用USB通信和无线通信,设计了新型动物机器人智能监控系统.系统由PC监控软件、信号发射器、接收控制器等部分组成.与以往系统相比,该系统不仅可实现动物机器人行为控制,还可实现行为监测以及环境数据实时采集,具有微体积、微功耗等特点.经动物实验表明,该系统通信可靠、工作时间长、控制准确、操作方便、数据采集精确,将为动物机器人的实时监控提供有力的技术支持.     

一种基于变权重的六足机器人共享遥操作控制

针对复杂地形环境下的六足机器人步行操作任务,提出一种兼顾机器人行走效率以及稳定裕度的协同调控策略。该策略以现有的速度-位姿协同遥操作构架为基础,融入了共享控制策略,改善系统的操作性和协调性。该方法通过引入优势因子作为主端操作者对机器人的速度层与位姿层操作子系统的控制权重,通过以稳定裕度为输入的模糊推理器求出优势因子,将优势因子引入主从端控制器,主端机器人通过产生触觉力引导操作者进行控制指令的迭代。通过Vortex半物理仿真平台和操作手柄搭建的实验平台对本方法进行验证,并与传统的协同操控方式对比。实验结果表明,通过本策略对六足机器人进行操作能够在保证稳定裕度的同时合理地对机器人速度与位姿进行调控。     

基于力估计与切换控制的六足机器人三边遥操作

传统三边遥操作系统的力传感器对主从端交互力进行测量时局限性较大,且在共享权重切换时易导致系统不稳定,本 文设计基于力估计与权重切换控制的六足机器人三边遥操作控制架构。 针对系统各端口交互力信息缺失的问题,设计一种非 线性交互力估计器,实现对各端口间交互力的实时估计。 聚焦双操作者控制权重动态调整过整中的柔顺切换问题,本文基于共 享控制策略,设计权重因子自适应切换算法。 为保证所提出系统的稳定性及透明度,融合力估计器及权重切换算法,设计遥操 作系统的控制器。 通过力反馈设备分别和 Vortex 与 ElSpider 六足机器人搭建半物理仿真平台与实物实验平台,对本文提出控 制方法进行验证。 相对于传统三边遥操作,实验表明在平坦地形下速度跟踪性提高了 45. 12% ,力跟踪提高了 64. 71% ;在崎岖 地形下速度跟踪提高了 39. 02% ,力跟踪提高了 29. 41% 。     

排爆机器人机械臂控制系统设计

针对远程控制排爆机器人机械臂能否精确定位并完成排爆任务的问题,将运动学、动力学分析方法与分布式控制理论应用到机械臂控制系统设计中,对机械臂的运动特征与实用控制原理进行分析研究,对机械臂控制系统的硬件、软件分别进行了具体设计,确定了总体结构与主要部件参数,硬件上采用以LPC2378为核心的主控制器、LPC2368为核心的协处理器架构的控制系统,软件上采用CAN 2.0B总线技术完成主控制器与协处理器间通讯,提出了一种基于模块化设计与多传感器信息融合的机械臂控制系统,并在多种条件下进行仿真测试。研究结果表明,该排爆机器人机械臂各项技术指标基本达到设计要求,能够较好地实现远程视频定位控制、拆除剪断引爆器和搬运爆炸物,具备一定的反恐排爆能力。