Hawking模块化中型机器人

Hawking模块化中型机器人是由本团队成员自主研发的一款智能中型轮式机器人。不同于传统的通用型机器人,模块化设计增强了该机器人的可扩展性和多功能性,并创造了Hawking中型服务机器人生态,便于用户根据需要更换功能。Hawking模块化中型机器人具有自主导航无人消毒车、全自主无人物流运输车和自主空气净化车等功能模块,可进行消毒、运输、空气净化等,还可通过简单的拆卸安装实现功能切换,可用于办公室、医院、餐厅、教室、加工车间等场所的日常消毒、物品运送和空气净化。     

基于功能构件分解的机器人模块化设计方法

模块化机器人系统不仅包括模块化的机械硬件,而且还包括模块化电气硬件、控制算法和软件。模块的合理划分与重构是机器人模块化设计的重要研究内容。本文按照功能特征兼顾机器人的结构特征进行模块划分,提出基于功能构件划分的分层结构,即系统层一模块化单元层一功能构件层;并以服务机器人为例说明模块划分原则,具有功能独立性的最小模块单元的功能构件的特征以及识别功能构件的核心逻辑,阐述基于图论的运动学图和矩阵进行模块化机器人拓扑构形表达方法,通过引入接口向量来构造装配关联矩阵详细描述模块间的装配关系,介绍基于旋量理论的模块化可重构机器人运动学自动建模方法。     

服务机器人的研究现状与发展趋势

机器人技术代表一个国家的高科技水平和自动化程度,了解和分析国内外的研究现状和最新进展有助于加快我国服务机器人行业的发展。近年来,清洁机器人和教育机器人在我国已经大规模销售,娱乐机器人和安防机器人市场正在培育和快速发展中,医疗机器人市场处于大规模应用的萌芽状态。为了在这一巨大市场中分一杯羹,在服务机器人领域缩短与发达国家的差距,有必要紧紧抓住服务机器人更高智能化、模块化和网络化的技术发展趋势,围绕实现服务机器人智能化、模块化和网络化的集成技术展开研究。     

基于模块化的机器人运动控制节点的设计

针对机器人的复杂控制,提出了基于CAN总线的模块化分布式控制设计思想,进行了机器人运动控制节点的硬软件设计开发,并详细描述了系统软件算法设计.实验结果表明,模块化设计降低了机器人控制的复杂度,提高系统可靠性,为模块化设计在复杂控制系统的应用提供了依据.     

基于CORBA技术的机器人模块化设计的研究进展

随着机器人应用领域的日益普及其功能的不断完善,机器人自身结构和控制也变得越来越复杂.传统的设计和开发方法已经逐渐显示出了制约机器人的应用和发展,为此,研究者们寻求机器人模块化和组件化设计新方法,本文将从介绍以CORBA为代表的中间件在机器人领域的研究状况为切入点,综述了基于CORBA中间件的机器人模块化设计技术,并指出了通过该技术将各种软硬件的异构因素封装在统一的功能组件中,解决模块化设计的瓶颈问题.最后展望和分析了模块化、分布式的机器人组件的发展趋势.     

模块化可重构机器人动力学研究进展

模块化可重构机器人由于其构型多变,运动形式丰富等特点,可以在非结构化环境或未知环境中执行任务,在最近几年迅速成为机器人研究领域的前沿和热点. 模块化可重构机器人在军事、医疗、教育等众多工程领域具有广泛的应用前景,其典型代表包括仿生多足模块化机器人、模块化可重构机械臂、晶格式模块化机器人等. 模块化可重构机器人丰富的构型设计、多样的连接特征、不断拓展的应用范围,给动力学建模与控制带来了很多挑战和机遇. 本文首先阐述了模块化可重构机器人的研究背景和意义,并概述了其构型分类与设计、构型描述与运动学建模方法.随后,本文系统回顾了模块化可重构机器人动力学研究中相关问题的最新进展,包括：(1)系统整体动力学建模;(2)结合面以及对接机构动力学建模;(3)基于动力学模型的控制方法. 本文最后提出了模块化可重构机器人动力学研究中若干值得关注的问题.     

可重构模块化机器人研究

可重构模块化机器人是机器人学的一个新的发展方向,其研究的核心和基础问题是可重构机器人的模块设计以及模块组合的运动规划。设计了一种新型可重构模块化机器人,该机器人具有独特的平面连接机构,实现了结构、驱动、运动和功能的模块化,能够根据需要重新构形,完成实时任务。分别介绍了模块单元的机械结构设计、连接机构以及基于CAN总线的控制系统结构。构建了基于OpenGL技术和VC++开发平台的机器人仿真实验系统,仿真机器人构形和运动,验证了模块设计的正确性和整体运动构形规划方法的有效性。     

餐厅服务机器人控制系统设计与实现

通过对餐厅服务机器人控制系统需求进行分析,提出了以微控制器MSP430F5438为核心的餐厅服务机器人控制系统总体设计方案。该方案采用模块化方法完成了控制系统硬件电路设计,主要包括：主控模块、电源及管理模块、运动控制模块、无线通信模块、导航定位模块、安全避障模块和人机交互模块等。介绍了控制系统软件的总体流程,完成了控制系统嵌入式软件的设计。实验结果表明,所设计的控制系统应用于餐厅服务机器人可以实现送餐的功能,控制效果良好,实用性强,具有显著的推广应用价值。     

基于EtherCAT的开放式机器人控制系统研究

针对目前工业机器人控制系统存在的问题,提出了基于EtherCAT工业以太网开放式机器人控制系统结构,采用基于标准Windows的TwinCAT构建控制系统软件,引入模块化设计方法,利用高速工业以太网EtherCAT搭建多层控制结构,提高了系统开放性和可靠性,缩短了系统开发周期,降低了硬件成本.     

排水管道机器人综述

排水管道机器人通常采用模块化设计,一般分为爬行器、电缆绞盘、上位控制单元、检测单元、辅助装置、图像处理软件等模块。本文介绍排水管道机器人各模块现有技术特点,并结合智能控制技术,展望未来排水机器人发展方向。     

服务机器人小型关节综合性能测试软件设计

介绍了基于Visual C++环境下的服务机器人小型关节综合性能测试机软件设计。小型关节作为服务机器人的重要组成部分，对机器人运动控制起到了关键作用。传统的机器人关节测试机测试参数不全面，需要对关节进行拆分，测试效率低。基于机器人小型关节工作原理设计的综合性能测试机解决了上述难题。测试软件采用模块化的设计方法，完成了测试流程控制、传感器数据采集、力矩电机控制和小型关节通信等工作，提供人机交互界面以及测试结果和数据的显示、保存及再现等功能。可以实现对小型关节传动精度、电参数、机械性能的快速测试，为寻找小型关节最佳工况提供参考，可应用于不同工况下服务机器人小型关节的综合测试。     

机器人控制器领域的一颗新星

2004年11月9日，ABB在京推出新一代机器人控制器IRC5，采用模块化设计的IRC5控制器是ABB公司推出的第五代机器人控制器，它标志着机器人控制技术领域的一次重大的进步与革新。促成这一重大革新的不仅仅是IRC5能够通过MuhiMove这一新功能控制多达四台完全协调运行的机器人，而且还有其具有创新意义的模块化设计，将各种功能进行了逻辑分割，     

基于蓝牙的无线通信技术及其在机器人中的应用

基于蓝牙的无线通信系统是模块化机器人闭环控制系统的一个重要组成部分,上位机与机器人之间的通信通过蓝牙模块来实现。本文在介绍了蓝牙技术的基础概念的基础上,提出了基于蓝牙的无线通信解决方案,解决了短距离模块化机器人的无线通信问题,简化了机器人无线通信的设计,增加了通信的可靠性。     

基于LLWin模块化语言与嵌入式设计的机器人控制系统设计

在工业机器人现代设计过程中,可以采用基于模型的嵌入式设计方法,进行机器人系统设计;在完成机器人总体方案设计后,用“慧鱼创意组合模型”拼装成机器人模型,采用LLWin模块化编程语言编制控制程序,对机器人进行控制,可以使机器人系统控制设计得到一个真实的验证,缩短设计周期,从而使控制系统设计优化。     

基于LabVIEW软件的机器人避障控制系统设计

设计机器人避障控制系统,采用传统设计方式存在避障效果差的缺点,为了避免该缺点影响系统控制效果,提出了基于LabVIEW技术的机器人避障控制系统设计。根据控制系统总体结构,采用LabVIEW技术对信息进行综合处理,并汇总到DSP 微处理器模块,从而实现机器人相对定位。依据机器人避障控制系统的硬件结构,进行系统模块化设计,通过单片机执行定时中断服务子程序,以此控制系统电路,并计算出机器人距障碍物的距离。通过RS232 串行通信线缆交换海量数据,以此设计控制器结构,其中上位机直接控制移动机器人,下位机间接控制移动机器人。使用数字控制振荡器可实现高精度参数化调制,进而输出正余弦波形。使用PAR传感器,直接与数字控制振荡器相连,具有随时启动应用的特点,采用TSR传感器可对障碍物静态、动态不同工况下进行数据采集与传输。通过JTAG标准测试协议,用于芯片内部测试,同时隔离逻辑电路和芯片引脚。依据系统软件流程,设计机器人避障功能。由实验结果可知,该系统避障效果最高可达到97%,具有良好应用价值。     

基于空间站平台的机器人在轨服务系统架构研究

空间站平台为机器人在轨服务提供了一个"太空母港".本文以空间站为核心,通过模块化,通用化的思路,提出机器人在轨服务系统,以独立或集群的方式完成空间站系统自身维护、故障航天器在轨服务和维护、空间碎片清理等复杂的任务,构建"空间站+机器人"的航天在轨服务新体系,满足航天在轨服务新技术后续发展要求.     

服务机器人产业标准化问题探究

本文简要概述服务机器人产业化发展的必然趋势、国际发达国家服务机器人标准的现状和发展趋势,分析机器人产业化进程中标准化的作用,提出我国服务机器人标准化发展建议。     

线驱动模块化七自由度机器人轨迹跟踪控制

阐述了一种线驱动与常规串联驱动相结合的混合设计方法．这种设计方法融合了线驱动并联机构和模块化串联机构的优点,而且混合驱动机器人的工作空间大于完全线驱动机器人的工作空间．文章首先介绍了混合驱动机器人的机构设计,也就是机器人的肩关节采用模块化串联结构,而肘、腕关节采用线驱动结构．然后利用几何分析的方法来解机器人前向运动学问题．在分析驱动线长与关节角之间变换关系的基础上,分别利用速度法和关节角增量法来计算机器人逆向运动学解．最后,使用VC++实现混合驱动机器人对直线运动轨迹进行跟踪的仿真,从而证明了文章所描述的设计方法的正确性．     

服务机器人科技发展“十二五”专项规划

国家科学技术部于4月24日印发了《服务机器人科技发展＂十二五＂专项规划》规划指出＂十二五＂期间,我国将重点培育和发展服务机器人新兴产业,通过专项的实施,预期将突破重点技术方向的重要基础理论和核心关键技术,重点发展公共安全机器人、医疗康复机器人、仿生机器人平台和模块化核心部件等四大任务,着力突破制约我国服务机器人技术和产业发展的关键技术,不断推出更具应用价值和市场前景的产品,积极探索新的投融资模式和商业模式,努力打造若干龙头企业,把服务机器人产业培育成我国未来战略性新兴产业,建立产学研用结合的服务机器人技术研发基地与孵化平台,培养与吸引国际一流水平领军人才.     

模块化工业机器人嵌入式控制系统的研究

针对模块化机器人控制系统的重构问题,提出了一种柔性的嵌入式控制系统体系结构.该控制系统各种软硬件功能模块被抽取成标准构件,硬件模块设计采用了双核处理器以便满足计算能力和小型化的需求,模块之间通过标准的现场总线接口进行通信.机器人控制软件采用了基于构件的组态结构,它由柔性嵌入式控制系统开发平台、机器人功能构件库和运动规划与控制算法构件库三部分组成,实时性和非实时性的软件模块都按标准接口进行封装.机器人轨迹插补运算采用双DDA算法,逆运动学求解利用相邻轨迹点的关节坐标绝对增量最小原则去除冗余解.该嵌入式控制系统在六关节工业机器人选行了应用,实验结果表明它能适应机器人机械结构和作业任务的变化,使系统开发周期大大缩短.