装入CPLD／FPGA的步进电机运动控制器与驱动器

本设计实例进一步拓展了以前将步进电机驱动器集成到CPLD中的设计(参考文献1).本实例不仅集成了驱动器,而且还集成了一个简单的单轴步进电机运动控制器.根据CPLD大小,可以将多个运动控制器设计到单一设备中.例如,单轴运动控制器采用68%或63%的可用宏单元设计到Xilinx XC95108中.     

弯曲型介电型电活性聚合物驱动器的建模研究

介电型电活性聚合物(DEAP)由于其大应变,高效率及高能量密度等优点,在仿生机器人领域具有广泛的应用前景。该文设计制作了一种可实现弯曲变形的DEAP驱动器,根据弹性大变形理论建立驱动器的机电耦合模型,通过微分方程组的迭代求解获得激励电压与输出角度、侧向输出力之间的关系。试验结果表明,在5kV电压下,该驱动器可产生最大75°的弯曲角度,最大侧向输出力达到0.7N。试验结果与理论结果较吻合,验证了驱动器设计与分析的有效性。以该驱动器为驱动单元,构建了一种仿生爬行机器人,初步试验表明了该类型驱动应用于仿生机器人的可行性,可为仿生机器人摆动驱动提供一种新的实现方法。     

压电驱动的六足爬行机器人的设计与制造

该文提出了一种基于压电驱动的六足爬行机器人的整体设计与制造方案,并对六足爬行机器人进行了动力学建模。介绍了爬行机器人碳纤维连杆传动机构的原理,并提出了各部分零部件的加工方案。介绍了压电驱动器多层材料叠合的复合结构加工工艺,对压电驱动器进行了性能测试,并将其应用到爬行机器人样机上。在280 V的直流偏置电压下,总质量4.631 g的爬行机器人样机完成了爬行运动测试,验证了压电驱动的六足爬行机器人设计方案的可行性。     

一体双驱对称式压电悬臂梁微驱动器

设计了一种一体化加工的双驱对称式压电悬臂梁微驱动器。对压电驱动器工作原理、压电驱动器在准静态工况与共振工况下的输出特性进行了理论分析,确定压电驱动器几何尺寸。介绍了压电驱动器的多层复合结构与一体双驱的实现方式。制作了压电驱动器样机,并通过有限元仿真分析与测试实验相结合的方式得到压电驱动器的阻抗特性与输出特性曲线。将压电驱动器运用在轮式机器人,验证了设计的可行性。     

基于CPG的离子液体凝胶软体驱动器的仿真分析

通过对中枢模式发生器(Central Pattern Generator,CPG)、高层控制中枢以及反射调节网络等生物运动控制系统进行仿真模拟,使仿生机器人实现更自然、协调以及具有环境适应性的运动.借鉴基于自然界动物行走机理的生物诱导控制方法,从机器人控制的视角阐述CPG的仿真模拟和应用.连续体软体驱动器经过离散化后,满足CPG控制方法的条件,因此,基于CPG的仿生方法可用于软体机器人驱动器的控制.     

传感器与传动器

Copley　Controls大功率驱动器Copley　Controls公司推出Xenus系列大功率(5kW)驱动器。Xenus驱动器内部自带整流部分,外部输入电源为50/60　Hz,85VAC～264VAC。Xenus可用于多轴运动控制系统。驱动器内部整流部分可接受单相或三相交流电。离线式操作简化了多轴自动化操作,多轴系统中大功率电机可用Xenus做主机来驱动。Xenus驱动器无需直流高压供电,简化了系统供电部分。Xenus不仅在网络式多轴运动控制中发挥关键作用,而且在单机,如单轴自控系统或步进升级伺服的系统中也可广泛应用。因无需直流电源供电,Xenus驱动器可为大功率单轴应…     

基于人工智能技术的机器人运动控制系统设计

设计一种基于人工智能技术的机器人运动控制系统,确保机器人更好地理解人类的意图,并提供更加人性化的服务。该系统通过运动数据采集与传输组件连接机器人的轴电机,采集机器人当前运动数据后,将其传输到控制器组件内,控制器组件依托X86架构工控机,使用PIC总线将采集到的机器人当前运动数据发送到基于人工智能技术的机器人运动路径规划模块内。该模块运用人工智能技术中的A*算法获取机器人轨迹路径规划结果后,依据该路径规划结果,将人工智能技术中的神经网络和模糊B样条基函数相结合,建立模糊B样条基函数神经网络控制器。该控制器输出机器人运动控制指令,并发送给伺服驱动器组件,伺服驱动器负责驱动机器人轴电机,控制机器人运动。实验结果表明：所设计系统具备较强的机器人路径规划能力,可在复杂路径情况下实现机器人运动控制,且控制精度和控制阶跃响应能力均较强。     

双压电膜驱动微小型机器人建模与实验测试

该文分析了基于双压电膜驱动微小机器人的惯性冲击式运动原理,建立了机器人压电振子的等效电学模型,采用有限元法对双压电膜驱动器进行模态分析,确定了微小型机器人运动的激励信号频率,并求解了双压电膜等效电学模型中的电学参数。在此基础上对该微小机器人进行了实验测试,结果表明,机器人最高速度为200 mm/min,最大输出力为0.1 N。     

光致形变偶氮苯液晶驱动器

驱动器以其优良的性能和广阔的应用前景,在软机器人、人工肌肉等领域引起了广泛的研究兴趣。通过将偶氮苯分子引入到驱动器材料中,并基于偶氮苯分子可逆的光致异构化过程,可以实现无接触、精确控制、低能耗的光响应驱动器。经过多年的发展,偶氮苯液晶驱动器材料历经了从最初的聚硅氧烷类、聚丙烯酸酯类等到先进的动态酯交换网络等。驱动材料的发展进一步促进了驱动形式的多样化和功能化。偶氮苯液晶驱动器的驱动形式从简单的弯曲、螺旋、震荡到更为实用化的光控马达、提拉重物、微量液体运输等。本文总结和评述了偶氮苯液晶驱动器的发展历程、典型应用和目前存在的问题等,最后展望了其在能源转换领域的应用前景。     

双压电膜驱动器的有限元分析与实验研究

双压电膜是由压电材料层、环氧树脂层、金属层组成的复合板，将双压电膜组合在一起构成管内移动微小机器人的驱动器。该文以压电本构方程为基础，建立双压电膜驱动器的机电耦合的有限元模型，采用有限元分析软件对双压电膜驱动器进行静态和模态分析，同时对驱动器静态位移与固有频率进行测试。将有限元分析与实验测试结果进行对比分析，两者的结果一致。     

基于FPGA的电力铁塔攀爬机器人视觉系统设计

近年来,随着电力行业的快速发展,电力铁塔检修的安全事故发生率也在逐渐上升。目前,用电力铁塔攀爬机器人代替人来攀登铁塔完成危险的巡检工作已经成为电力行业的一大热门。文中提出与嵌入式图像处理技术相结合的一种基于FPGA的电力铁塔攀爬机器人嵌入式视觉系统,将数字信号传递给驱动器和上位机,返回控制信号控制铁塔攀爬机器人关节运动,实现机器人攀爬电力铁塔的过程。     

基于惯性导航的扫地机器人系统设计

针对扫地机器人行进中姿态控制难和无规划式清扫等问题,设计了一种以STM32F030R8T6微控制器为主控制器,以单轴陀螺仪GGPM01为姿态角检测传感器及以弓字形清扫方式为路径规划法的扫地机器人系统。因陀螺仪数据存在随机误差和噪声干扰,故采用卡尔曼滤波算法对陀螺仪和光电编码器数据进行融合,计算出机器人当前的偏航角最优估计值。再以最优偏航角和机器人速度为反馈量构成串级比例、积分、微分(PID)控制,实现机器人的直线行驶,最后采用弓字形算法实现路径规划。通过系统的仿真及软件测试,机器人以10.2～12.6 m/min的速度完成弓字形路径规划,最大角度偏移量为0.4°,验证了扫地机器人的功能特性及算法的有效性。     

基于Cortex-M3的STM32微控制器处理先进电机控制方法

变频器的问世和先进的电机控制方法让三相无刷电机(交流感应电机或永磁同步电机)曾经在调速应用领域取得巨大成功。这些高性能的电机驱动器过去主要用于工厂自动化系统和机器人。十年来,     

ISOFACE提供智能化保护

ISOFACE产品家族能以智能化方式解决大多数工业自动化系统所面临的共同挑战,譬如,可编程逻辑控制器(PLC)、驱动器、工业PC、机器人系统、分布式控制系统、楼宇控制系统、普通控制设备和传感器输入模组。     

小扰动机器人纵向非线性控制电路系统设计

传统的小扰动机器人纵向非线性控制方法采用传感器通过敏感元件实现驱动器和执行系统联动控制,但控制系统容易出现非线性随机干扰失真。提出基于自校正模型参考自适应的小扰动机器人纵向非线性控制方法,利用改进后的控制算法进行电路系统设计。当小扰动机器人纵向非线性控制系统受到随机干扰作用时,根据自适应多通道加权控制律,机器人非线性控制系统的测量误差按指标随时调整控制器参数权重,给出合适的控制信号,在机器人的执行控制系统中设置一个初始权值,参考模型并联于被控系统,在伺服控制中采用最小方差法确定控制规律,实现机器人的纵向非线性控制,最后进行PCB电路板的设计。实验和调试结果表明,采用该系统能有效实现对机器人的非线性控制,控制品质和精度较高,收敛性和稳定性较好。     

步进电机的控制和抗干扰

着重讲述了步进电机的使用和注意事项。虽然不同厂家的步进电机和驱动器不一致，但其基本的控制信号是一样的，其差别是由于不同的设计思路和不同的设计目的造成的。步进电机是自动化设备和工业机器人等设备非常重要的执行机构，正确地理解步进电机驱动器的各个输出和输入及其特点，有助于正确地控制步进电机，达到设计的目的，满足生产的需要，同时，也有利于维护设备。     

基于驱动量补偿的压电型微小机器人运动控制

为解决一种左右平行驱动式压电陶瓷微小机器人,由装配误差和压电陶瓷特性的不一致所带来的运动偏差,提出了一种基于驱动量补偿的方法对微小机器人进行运动控制.在详细分析微小机器人的stick-and-slip 运动原理的基础上进行实验设计,对左右压电陶瓷驱动器分别输入不同的驱动量,得到多个微小型机器人在横向位置上的位移偏差量.对所得实验数据用最小二乘法进行处理,并拟合出曲线,进而确定微小型机器人的输入驱动量的补偿值.实验表明,加入了补偿输入后,微小型机器人在相同步数下的直线前进运动中,横向的位置偏差减少为原来的6.1％.利用最小二乘法所得到的基于驱动量补偿的运动控制,能有效抑制微小机器人直线运动中横向位置的偏差.     

介电型EAP驱动的转动关节研究

基于介电型电活性聚合物(EAP)的优点,设计、实现了该材料驱动的转动关节。根据介电型EAP的变形原理设计、制作了圆柱形驱动器,其输出最大位移约为11mm,伸长应变达到33.8%,并对输出力-位移特性进行测试。基于该型驱动器实现了转动关节,转角约为±13°,堵转力矩为19.6mN.m,将转动关节应用于爬行机器人,并对试验结果进行分析。     

双压电复合薄圆板驱动器的理论分析

双压电膜是由压电材料层、环氧树脂层、金属层组成的复合薄圆板。将多层双压电膜组合在一起构成管内移动微小机器人的驱动器。文章基于压电和金属材料的弹性薄板理论，应用瑞利-李兹近似求解法，推导了在固支与简支两种边界条件下，双压电膜的弯曲振动的固有频率与相对庆的振型的计算表达式。将理论计算与有限元分析的结果进行对比分析，结果表明，两者的计算结果吻合好，验证理论分析的正确性。分析与讨论了压电层与金属层的厚度对固有频率的影响。此研究为微小型机器人驱动器的优化设计提供理论依据。     

一种新型静电驱动的单轴扭转微镜

基于MEMS技术的微镜在投影显示、光学扫描和光通信等领域中都具有重要的应用价值.本文提出了一种新型的静电驱动的单轴扭转微镜,这种MEMS微镜采用标准体硅工艺和绝缘连接工艺制成.由于驱动力作用线和扭转中心之间存在一定的距离,使得微镜在梳齿驱动器的横向静电力驱动下,发生一定角度的扭转.测试中发现了微镜初步设计中的薄弱环节,经过改进后可望进一步改善微镜的性能.