乒乓球捡球机器人的设计与实现

为解决乒乓球场上乒乓球的捡取问题,设计了一种以ARM作为主控制器的自动捡球机器人。该捡球机器人采用风扇产生的吸力来实现捡球;利用CMOS图像传感器实现对乒乓球的自动识别;通过红外传感器监测周围环境,实现自动避障。通过机器人实物模型的性能测试表明,该捡球机器人捡球效果良好,为更多捡球机器人的开发提供了借鉴和参考。     

捡拾机器人机械手运动学分析与仿真

为解决训练场高尔夫球、网球、乒乓球等小球类物体捡拾问题,设计一种五自由度捡拾机器人机械手结构。采用D-H法建立机械手坐标系和参数表,推导出末端坐标系位姿模型,并求解出运动学逆解。运用正运动学分析求解机械手工作空间,证实其空间满足小球类物体目标工作区域。在ADAMS环境中完成虚拟样机的建立,选定目标捡拾点和放置点,根据逆运动学求解结果,对各关节设置相应驱动函数,进行实例仿真验证。结果表明:机械手活动范围在工作空间内,运动规律合理,逆运动学求解正确,能够完成小球类物体捡拾任务。     

基于视觉的移动机器人避障控制系统设计

针对三轮全向移动机器人自主避障行进问题,提出一种以STM32F1处理器为核心的视觉避障控制系统。分析三轮全向移动机器人运动模型,设计避障机器人的硬件控制系统。利用OpenMV OV7725图像模块识别障碍物并获取障碍物位置信息。根据位置信息,采用模糊控制算法控制机器人移动方向,实现自主避障功能。结果表明:利用该系统,三轮全向移动机器人能自主识别并成功避开行进路线中的障碍物。     

基于PC与ATmega128单片机的室内服务机器人控制系统设计

为了实现PC机对机器人的无线控制功能,以一个具有四自由度机械手的服务机器人为例,设计该服务机器人的控制系统,实现计算机与单片机间的无线通信,从而可以通过计算机控制机器人.详细介绍该室内服务机器人控制系统的硬件设计和软件实现的全过程.以ATmega128单片机作为控制核心,PC控制软件可以通过无线通信模块对机器人进行控制,扩展了机器人的服务功能.在Codevision AVR环境下采用C语言编程实现;同时,采用Visual C+ +6.0编写一个数据帧接收程序,完成PC机与单片机之间的通信.     

油烟管道清洗机器人设计

文章在油烟管道清洗机器人的机械结构设计的基础上,重点研究了基于单片机控制的油烟管道清洗机器人的开放式控制系统,完成了清洗机器人的控制策略和控制系统的软硬件结构的实现.通过运动控制模块,避障检测模块、视频监控、遥控模块的设计,完成了变位履带式移动装置驱动、管道内壁喷淋冲洗及视频监控工作任务.该机器人结构简单、控制灵活,系统工作稳定,为油烟管道清洗机器人监控自动清洗技术的进一步研究提供了平台.     

基于双目视觉的机器人快速示教系统

针对工业机器人传统示教方式存在示教难、示教慢的问题,基于双目视觉提出构建机器人快速示教系统。该系统将双目视觉模块固接在机器人末端工具上,减小示教范围限制;设计出一种带有特征板和位姿测量杆件的手持示教装置,用于对设定点进行快速位姿示教;采用最小二乘法实现特征板到位姿测量杆件末端的平移参数标定。该系统通过双目视觉模块采集手持示教装置特征板图像,并进行图像处理获得末端点的位姿信息;将该位姿信息转换到机器人基坐标系下,实现机器人示教再现。搭建川崎RS010NA六自由度工业机器人的双目视觉快速示教系统,进行空间25点的示教复现测试,机器人示教复现位置平均误差为2.427 mm;采用移动示教后,平均位置误差下降25.3%;测试结果表明该系统具备可行性,且移动示教可以提高示教复现精度。     

排爆机器人控制系统设计及其网络化

介绍了排爆机器人控制系统,该系统可分为小车的行走控制和机械手的运动控制两部分。小车的行走控制需要进行“路径规划”以实现小车避障和向目标物（可疑爆炸物）靠近,而机械手的运动控制需要进行“轨迹规划”以避开障碍物实现避碰,顺利抓取、搬运目标物。此机器人控制系统是开放式系统,实现了智能化和网络化。远程管理机房电脑可以显示现场机器人手爪、目标物、障碍物。     

飞机表面清洗机械手液压与电控系统设计

阐述了飞机表面清洗机械手的机械结构、动作原理、液压系统设计及电控制系统设计。该机械手是由一个冗余机器人手臂构成，能够自主灵活地完成各种复杂轨迹的运动，可以自动完成不同类型的飞机表面清洗工作，具有一定的实用价值。     

成捆圆钢端面标牌自动焊接系统的研究

为实现成捆圆钢端面标牌焊接的自动化,设计一套以双目视觉测量引导的基于工业机器人的标牌自动焊接系统。整个系统主要由工业机器人、双目视觉识别系统、焊钉送料系统、标牌制备系统、末端操作器、控制系统等构成。双目识别系统采用双目相机扫描成捆圆钢端面,得到焊接位置坐标;焊钉供料系统实现焊钉的分料传送,标牌制备系统通过激光打标机将圆钢生产信息制作在标牌上,并将标牌输送到指定位置;末端操作器由工业机器人带动实现焊钉与标牌的抓取、定位焊接以及掰断焊钉尾部等操作;焊接控制系统中工控机与机器人、PLC、双目视觉测量系统等进行通信,完成标牌焊接的自动化流程。     

钢结构壁面机器人模糊控制系统设计

为进行钢结构壁面的探伤检查,对壁面机器人的控制系统进行了设计,并对自动模式下实现机器人智能避障功能的模糊控制效果进行了测试。根据机器人的设计背景、适用场合和功能,设计了相应结构特点的机器人;对机器人的控制系统的各个组成模块进行了设计和选型,并基于模糊控制理论设计了自动避障需要的模糊控制器。通过Matlab软件对设计的模糊控制器进行系统测试,生成的模糊控制查询表可用于模糊控制程序的编写,测试结果较好地验证了设计需要实现的模糊控制效果。     

捡球机器人的图像处理软件开发

为解决乒乓球场上乒乓球的捡取问题,设计了一种以ARM9作为主控制器的捡球机器人,并希望能将其应用到乒乓球等球类训练场中,实现自动捡球。该设计的控制系统采用S3C2440为主控器、OV9650型号摄像头为视觉输入作为整体硬件架构,并具有视觉、图像处理、机械控制等功能。试验表明,该机器人运行可靠。该研究为其他同类视觉识别机器人的设计提供了参考。     

基于双目视觉的番茄图像处理及采摘轨迹规划

针对番茄采摘自动化水平不高的问题,设计一种利用双目视觉采集系统和机器人定位技术的番茄采摘系统。利用双目立体视觉系统进行图像采集,构建模型并进行标定校正。通过图像处理技术将图像预处理,从而获得成熟番茄的具体轮廓;根据番茄类椭圆形状确定其中心点坐标,并将其转换为空间坐标,便于机器人末端执行器抓手进行定位采摘。针对各关节运动限制提出平滑性约束,通过改进蚁群算法,获得采摘抓手较平滑且距离最短的路径。仿真结果表明：该方法可基本满足采摘图像处理要求,能获得运动距离最短且平滑的路径,为实现番茄全自动化采摘提供参考。     

机械臂自适应神经网络控制虚拟实现

针对机械臂自适应神经网络控制效果不能直观显示的问题,在深入研究各种虚拟仿真,可视化仿真方法的基础上提出了一种基于ADAMS和MATLAB的虚拟样机联合仿真方法.采用该方法对三自由度机械臂进行动态仿真,首先在ADAMS中建立机械臂模型,然后在MATLAB中实现自适应神经网络控制器和机械臂终端轨迹的设计,最后进行联合仿真.仿真结果非常直观地显示了机械臂的动态控制过程和控制器各参数的实时变化情况,验证了该方法的有效性,为机械臂的复杂控制算法的仿真研究提供了新的有效方法.     

基于Simulink Real-Time的dVRK机械臂实时控制研究

为提高dVRK外科机器人控制系统的快速响应性和控制实时性,基于D-H参数模型建立dVRK 七自由度机械臂的连杆模型。计算机械臂的齐次变换矩阵,为机械臂的实时控制提供参考。基于MATLAB/Simulink建立机械臂各关节的PID位置控制半实物仿真模型,实现机械臂末端的实时定点控制。结果表明：所提系统可实时准确地完成外科机器人机械臂的数据采集和相关控制算法的验证。     

基于柔索传动的香菇分拣机械手研究

面对香菇分拣过程中出现的人工挑拣和包装劳动量大、生产率低、难以精确控制分级指标等问题,研制了柔索传动的五自由度机械手,用于优质香菇的分拣。设计了整个柔索传动机构,包括机械臂的设计、钢丝绳的固定、钢丝绳预紧力的调整、底座电机的排布以及电机的固定。设计了整个机械手的控制系统,包括硬件电路的设计和图像处理设计。该机器人采用精密柔索传动技术,有效实现动力机构和执行机构的分离,使机械臂的结构配重得到优化;同时采用视觉检测系统,运用图像处理技术,增强了运动的智能化,准确实现优质食用菌的抓取;由传感器组成的闭环控制系统,使机器人的重复定位精度更高,可实现接近360°的全方位工位物料的抓取;该产品适用性范围广,不仅可以运用到香菇加工线上的分拣,还可以运用到其他预包装食品的分拣上。     

改进的APF算法在采摘机械手运动规划中的应用

针对六连杆采摘机械手运动规划的实时性，基于传统的人工势场(APF)算法，提出改进的人工势场(IAPF)优化算法。采用初等变换序列方法对机械手进行运动学建模，运用该模型可方便地得到机械手上各点相对于基底坐标系的雅可比矩阵。IAPF算法在APF算法原有的引力势场计算模型的基础上，加入了Sigmoid函数，以使得路径规划算法收敛，在斥力势场中引入了反S的Sigmoid函数，防止出现斥力爆炸现象。IAPF算法避免了传统算法的局部最小缺陷和目标不可达问题，同时有效地减少机械手运动规划的计算时间和关节误差。并通过实验验证了所提优化算法在采摘机械手避障运动规划中的实时性和准确性。     

基于KUKA机器人的电热水器内胆摘取系统的设计与研究

针对某电热水器生产车间自动化程度偏低以及工厂提出的自动化生产的需求,结合工业机器人以及工作劳动强度大的特点,提出了应用机器人来摘取内胆的自动化方案,并设计了基于KUKA机器人的电热水器内胆摘取的自动化系统。该系统应用PLC作为主控系统来控制机器人、悬挂链和生产线,并协调设备间的动作使之有序进行。该自动化系统已经在某电热水器生产车间运行。用机器人代替人工作业,提高了车间的生产效率,减少了用工成本,促进了工厂的自动化建设,达到了系统设计的预期目标。     

基于脑-机接口的机械手实时运动控制系统研究

基于脑-机接口技术实现了一种机械手实时运动控制系统,该系统将稳态视觉诱发电位作为脑-机接口的输入信号,实现了脑电信号对机械手上升、下降、左转、右转、夹紧及松开6种动作的实时控制。系统利用6个LED发光二极管组成视觉刺激器,通过小波变换去除脑电背景噪声,并利用短时傅里叶变换进行诱发电位的频谱分析,将其转换为外部机械手的控制命令。实验结果表明,该系统能有效地控制机械手的实时运动。系统的实现为延伸和提高人类对外部设备的控制能力提供了一种新的途径。