基于ARM Cortex-M3的运动控制系统与算法设计

提出一种基于ARM Cortex-M3为核心的运动控制器的新运动控制方案,并给出关键算法.控制系统采用“ARM运动控制器+PC机”的结构.PC机实现界面功能以及部分预处理功能,运动控制器则完成关键的算法与处理.在数控冲孔机控制上进行的应用表明,该系统具有较高的可行性.     

基于DSP的工业机器人控制器的设计与实现

提出了一种基于DSP技术的工业机器人控制器的设计，该控制器采用一台工业PC机以 及一块DSP多轴运动控制卡，较好地实现了机器人的实时控制，提高了机器人控制器的运动 控制性能，最后给出了相关的实验和结论．     

基于ARM处理器的运动控制器的设计与实现

针对传统的运动控制器二次开发难、成本高、功能单一等缺点,设计了基于网络接口的运动控制器,该运动控制器集灯源、光栅尺计数和运动控制于一体,采用ARM+ FPGA的结构,FPGA对光栅尺信号进行处理及完成运动控制规划,ARM上运行Linux操作系统,实现对灯源的控制,负责与FPGA的总线通信以及与PC的网络通信.该控制器适合二次开发,且大大降低了成本.该运动控制器主要应用于影像测量系统中,实验已经证明该设计的可行性.     

基于SOPC的运动控制器设计

设计了一种新型的基于SOPC（system on a programmable chip）的运动控制器,该运动控制器以PC机为上位机,采用数字控制方式实现三坐标的运动控制和相关I/O接口控制功能.运动控制器采用串口进行上、下位机的通讯,实现高速率运行,较好的实现运动控制器的实时控制.用以FPGA开发的运动控制器简化了平台硬件结构.系统具有开放、使用方便、性能可靠且本身结构紧凑等特点,可以灵活的实现定制应用.     

基于PC+运动控制器的并行双CPU数控系统

本文研究和选择了基于PC+运动控制器的并行双CPU数控系统的构建方法.参考OSACA开放式体系结构,构建基于运动控制器的开放式数控系统模型,分析了系统软硬件各模块的功能接口,建立基于PC+运动控制器的并行双CPU数控系统软硬件平台.     

基于网络运动控制器的立体仓库控制系统的设计

本文设计开发了基于智能网络运动控制器的主从站模式自动化立体仓库控制系统，该系统应用智能网络运动控制器实现了对立体仓库的远程控制。     

基于DSP和FPGA的多轴运动控制系统设计

传统的机器人运动控制器都是采用PC+运动控制卡的方法,成本较高。提出了一种基于DSP和FPGA的通用型运动控制系统,大大降低了系统成本。利用FPGA内部生成的双端口RAM作为DSP与上位机之间的缓冲区,同时采取串行转并行的策略,简化了系统的布线。在DSP上实现了直线与圆弧插补算法以及逆运动学的求解,并进行了仿真。仿真结果表明,系统能够按照预定轨迹运动,同时各轴的速度变化也较平稳。     

基于网络的工业机器人的仿真研究

依托StepRobot-SA1400,研究了OpenGL在机器人仿真系统的应用;通过CoDeSys编写SA1400 PLC控制器程序,基于TCP/IP协议实现PC或其他终端与机器人控制器的通信,实现了在PC对StepRobot-SA1400机器人进行在线控制;同时通过离线仿真功能,真实地模拟了实际机器人的运动情况,预测和减少了实体机器人在实际运行中出现的各种问题。     

一种踝关节康复机器人的控制系统设计

为实现3-RSS/S踝关节康复并联机器人的各种康复训练模式,完成了以"PC+PMAC"作为硬件平台的控制系统设计,基于Visual C++6.0开发了软件系统,经实验取得了满意的效果.     

基于极点配置算法的下肢康复机器人控制系统设计

针对目前下肢康复机器人控制系统设计时,存在的参数配置复杂、忽略踝关节的康复训练等问题,提出了一种基于极点配置算法的下肢康复机器人控制系统。根据下肢关节机械结构非线性运动,采用极点配置算法设计控制器,通过z变换对设计的控制器进行离散化处理,在以ARM—M3为内核的STM32微控制器中实现位置闭环控制。STM32微控制器通过串口协议与上位机通信,实现触摸屏控制微处理器,从而控制下肢康复机器人的运动模式。并实时地把各关节的角度信号和作用力信号传输到上位机进行曲线显示。实验对8名被测者在不同减重比下的被动行走训练进行测试,通过分析关节角度曲线和关节驱动力曲线,该控制系统能够实现下肢康复机器人在不同康复训练模式下协调平稳的控制。并能满足一定康复训练要求。     

基于IPC与运动控制卡的机器人运动控制系统

工控机(IPC)和运动控制卡组成的开放式机器人控制系统,具有可靠性高、信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹准确等优点,利用其来进行六自由度关节机器人的运动控制系统的开发.IPC实现上位机功能,完成人机交互、运动学运算等任务.下位机采用PMAC运动控制卡,对各关节电机进行伺服控制.上位机基于Visual C++编程,通过调用PMAC的动态链接库编写上位机人机界面实现对PMAC卡的控制,另外介绍了伺服驱动器的设置以及PMAC的PID调节.实践证明这套系统工作可靠,完全满足要求.     

基于LabVIEW的机器人的运动控制系统研究

为了减少机器人运动轨迹误差,实现对机器人的精准控制,提高机器人的运动效率,设计了基于LabVIEW的机器人的运动控制系统;采用了NI公司的控制板卡,选用了Odriver驱动器作为主控制器,选用大力矩伺服电机作为驱动电机,实现运动控制系统的硬件架构的设计;通过脉冲信号驱动电机运动,获取机器人的运动轨迹数据,通过进行对控制...     

基于强跟踪滤波的机器人运动轨迹控制系统设计

机器人运动信息采集的抗噪性较差,导致系统运动轨迹与实际轨迹不符,轨迹控制效果较差。因此提出基于强跟踪滤波的机器人运动轨迹控制系统设计。系统通过软硬件协同工作,实时控制机器人轨迹。采用IPM电机驱动控制系统硬件结构,根据指令和感知信息,采用多CPU结构控制方式,控制一个机器人关节运动。使用PCI9052接口控制PCI-485接口卡,实现了上下位机之间通讯。以TMS32OF240XDS为核心,设计DSP控制器,完全分离程序空间与数据空间。在软件设计方面,通过CAN-TTLG单片机光隔离超远程驱动器,使系统具有一定抗噪能力。构建机器人运动方程,引入强跟踪滤波弱化因子,计算运动轨迹偏差,并对机器人运动控制进行重力补偿,由此设计轨迹控制流程,完成机器人运动轨迹控制系统设计。实验结果表明,该系统运动轨迹与实际轨迹相符,且轨迹控制效率较好,具有良好控制效果。     

基于卷积神经网络的手术机器人控制系统设计

针对传统系统控制精准度低的问题,提出了基于卷积神经网络的手术机器人控制系统设计。根据基于卷积神经网络的手术机器人控制原理,设计控制系统总体结构,选用PCI插槽上直接内插CAN适配卡作为上位机核心组件,采用C++编写的Lib库和DLL库为驱动程序提供适配卡。通过下位机三个节点,处理相关信号,并进行量程转换和越限判断,确保机器人不会失控。选用80C592微控制器设计关节驱动节点结构,以高速工作方式向控制器提供向总线的差动发送和接受能力,避免外界干扰。设计基于视觉的持镜臂,为手术过程提供上下、左右、前后的运动的手术视野。分别采用FN3002力传感器和MPS-M拉线式位移传感器获取相关传感数据,采用卷积神经网络深度学习方法,设计持镜臂运动控制步骤,采用VC++6.0工具,控制软件程序,避免抖动或者误操作主手现象的出现。由实验结果可知,该系统持镜臂轨迹规划与期望轨迹一致,简化了控制系统的复杂性。     

下肢康复机器人的自适应人机交互控制策略

针对康复机器人运动过程中的人机交互性问题,提出一种下肢康复机器人自适应人机交互控制策略.提取伸屈运动中下肢表面肌电信号（Surface electromyography,sEMG）和足底压力特征,分别用于表征下肢运动意图和人机交互力（Interaction force,IF）信息,建立基于sEMG-IF的人机交互信息融合模型,实现下肢康复机器人运动轨迹的在线规划;考虑主动康复运动过程中的人机交互作用,建立具有时变动态特性的人机系统动力学模型,设计间接模糊自适应控制器对期望轨迹进行跟踪控制,实现下肢康复机器人自适应人机交互控制.通过对5名被试者进行下肢康复机器人运动控制实验研究,验证所提方法的可行性和有效性.     

机器人辅助上肢关节运动控制与临床实验研究

针对机器人辅助患肢被动康复训练过程中关节活动度(ROM)及运动控制参数不能随患肢病情实时调整的问题,提出一种新的模糊自适应关节被动运动闭环监督控制方法.该方法首先根据患肢关节活动恢复程度设计上层监督控制器,得到符合患肢病情的关节期望运动范围;再通过设计下层闭环位置跟踪控制器,控制机器人平稳地牵引患肢关节沿目标轨迹进行训练.临床实验结果验证了所提算法的有效性.     

Fuzzy logic based adaptive admittance control of a redundantly actuated ankle rehabilitation robot

Ankle rehabilitation robots have recently attracted great attention since they provide various advantages in terms of rehabilitation process from the viewpoints of patients and therapists. This paper presents development and evaluation of a fuzzy logic based adaptive admittance control scheme for a developed 2-DOF redundantly actuated parallel ankle rehabilitation robot. The proposed adaptive admittance control scheme provides the robot to adapt resistance/assistance level according to patients' disability level. In addition, a fuzzy logic controller (FLC) is developed to improve the trajectory tracking ability of the rehabilitation robot subject to external disturbances which possibly occur due to human-robot interaction. The boundary scales of membership functions of the FLC are tuned using cuckoo search algorithm (CSA). A classical proportional-integral-derivative (PID) controller is also tuned using the CSA to examine the performance of the FLC. The effectiveness of the adaptive admittance control scheme is observed in the experimental results. Furthermore, the experimental results demonstrate that the optimized FLC significantly improves the tracking performance of the ankle rehabilitation robot and decreases the steady-state tracking errors about 50% compared to the optimized PID controller. The performances of the developed controllers are evaluated using common error based performance indices indicating that the FLC has roughly 50% better performance than the PID controller.     

玩具喷漆机器人控制系统研究

为实现玩具表面线条的自动喷漆,设计了基于运动控制卡、触摸屏软件的八轴玩具喷漆机器人系统。系统由送料、喷涂、清洗三部分组成。该系统利用运动控制卡的多轴控制通过触摸屏设计轨迹的方法实现对玩具表面线条进行喷涂,以运动控制卡为核心实现玩具表面线条喷涂的整体控制。实验表明:该控制系统完全能够满足玩具喷漆复杂的工艺要求可以实现复杂的喷涂路径比如圆弧、立体、单次立体等,喷涂效果完全符合玩具喷漆工艺的要求。     

基于阻抗模型的下肢康复机器人交互控制系统设计

为帮助下肢功能障碍患者进行康复训练,设计了下肢康复机器人。对于该机器人的控制,采用传统系统无法柔顺控制,导致机器人运动轨迹偏离预设轨迹。针对该现象,提出了基于阻抗模型的下肢康复机器人交互控制系统设计。通过分析总体控制方案,设计系统硬件结构框图。采用L型二维力传感器,确定两个方向的人机交互力。使用绝对值编码器安装在各个关节处,其输出值作为髋关节、膝关节、踝关节电机的转动位置,增量编码器安装在电机轴上,测量值用来作为后期控制方法的输入参数。构建阻抗控制模型,能够调节机器人位置和速度,具有消除力误差功能。依据此力矩对参考运动轨迹进行设计,实时获取患者康复训练的跟踪、主动柔顺和接近状态信息。在柔顺训练实验测出人机交互力,通过实验结果知,在检测到人体主动力矩异常时,系统能够重新优化轨迹,具有良好柔顺控制效果。     

康复机器人的同步主动交互控制与实现

提出了一种适用于康复机器人的人机交互控制方法. 结合一款具有平面并联结构的上肢康复机器人, 实现了与用户(患者)运动意图同步的、柔顺的主动康复训练. 在训练中, 利用自适应频率振荡器, 从表面肌电信号(Surface electromyography, sEMG)中获取运动模式信息, 然后结合运动模式和期望的正常运动轨迹, 生成与主动运动意图同步的参考训练轨迹. 本文通过仿真和实际实验对所提出的方法进行了验证, 振荡器可以在2~5s内快速实现与用户主动运动意图的同步, 然后利用阻抗控制器给予柔顺的辅助. 通过调节阻抗参数, 可以为患者的运动训练提供不同程度的辅助.