移动焊接机器人坡口自寻迹位姿调整的轨迹规划

主要研究移动焊接机器人在自寻迹过程中位姿调整的轨迹规划。在焊前,根据坡口识别特征模型寻找到焊接坡口并得到机器人与焊缝坡口的夹角后,对机器人本体和焊炬的位姿进行轨迹调整是自寻迹过程中非常关键的一步。首先讨论了具有自寻迹功能的移动焊接机器人的系统组成,在分析移动机器人运动学模型的基础上,对焊接坡口自寻迹过程中的位姿调整轨迹进行了规划,最后根据机器人自身的结构对调整轨迹进行了修正。试验结果表明:将该算法用于坡口自寻迹过程中的位姿调整,其误差精度可控制在±1.5mm左右,满足实际焊接工程需要。     

基于PSoC的智能吸尘机器人控制系统的设计

主要研究了基于PSoC片上系统的智能吸尘机器人控制系统的设计，详细论述了控制系统的组成，推导了机器人的运动控制方程，设计了传感器检测电路。该控制系统灵活运用PSoC片上系统内部集成的PWM模块、计数模块和定时模块等来完成机器人的运动控制，通过运用红外传感电路和机械结构相结合的方法来检测外部环境信息。     

基于SOPC的贴片机视觉处理系统

针对贴片机视觉处理系统数据量大、实时性强的特点,提出了一种基于SOPC技术的解决方案.在XPS环境下完成硬件设计,包括图像的采集、存储与处理;软件设计在SDK环境下完成,主要包括外围电路的驱动及用户界面的设计,实现图像数据的高速采集和实时处理.该系统摆脱了传统的FPGA+DSP的构架,集成度高,可靠性强,并且维护方便,易于升级.实验表明该系统较好地满足贴片机的实时处理要求.     

变电站巡检机器人运动控制系统研究

针对变电站特殊的应用环境,为保证巡检机器人的运行可靠性和停车定位精度,研究设计了变电站巡检机器人运动控制系统.重点论述其行走方式、引导与定位方式、系统软硬件设计、运动控制算法等.通过磁轨迹引导与RFID定位,确定机器人本体姿态和位置,简单可靠,定位精度高,抗干扰能力强.通过两驱动轮差速,两万向轮随动,跟踪磁轨迹,执行运动控制指令,控制灵活,可靠性高.采用S曲线加减速、比例微分寻磁、分段补偿等运动控制算法,运动冲击小,控制误差小.经过工程验证,设计的运动控制系统能够满足变电站巡检机器人的应用要求.     

某新型微创手术机器人运动控制系统的研发

以微创手术机器人运动控制系统的研发过程作为重点内容,从手术规划、机器人构型和控制系统等方面对某大学正在研制的某新型微创手术机器人进行了介绍,并就机器人控制策略的选择、如何建立微创手术机器人数学控制模型、控制系统硬件的组建以及软件的开发过程都做了详细描述.采用了混联结构和基于计算力矩的控制策略的新型微创手术机器人,可实现点位控制和轨迹跟踪两种不同控制方式,能够在医生的操控下,完成一些简单的微创手术动作.     

基于SOPC和LabVIEW的频谱分析仪

设计了一种实时频谱分析仪,该方案结合了SOPC可编程片上系统和虚拟仪器LabVIEW。采用NiosⅡ软核作为CPU,以FPGA、A/D芯片以及外围电路组成信号采集控制系统,利用通用异步接收/发送装置UART实现了与Lab-VIEW串行通信,实现了频谱分析仪的功能。仿真结果表明,该频谱分析仪具有实际应用价值。     

基于MAS的弹药装填机器人运动控制研究

针对7自由度弹药装填机器人关节较多,工作环境复杂的特点,为解决弹药装填机器人冗余工作时运动控制难的问题.文章运用多智能体理念,采用了单个关节独立搜索目标的方法,并通过实验进行模拟,得出弹药装填机器人单关节失效时的运动轨迹.     

基于PSoC的仿生机器人运动控制器设计

介绍了可编程片上系统PSoC的内部资源以及与传统微控制器的区别,以CY8C26为核心设计了最多可用于32关节的机器人运动控制器的硬件电路与软件流程,阐述了PSoC程序,上位机程序以及二者之间通讯程序的实现方法,最后描述了应用于六脚机器人时的具体控制方法.     

以SOPC为基的激光测距系统的设计与实现

介绍了一种以可编程片上系统(SOPC)技术为基的高精度激光测距系统的实现方法,以SOPC作为激光测距系统的信号处理和控制的核心,该系统能够在一次测量中对同一方向上多个目标进行高精度测距。系统设计方法是基于一种系统级电路,通过QuartusⅡ开发工具和SOPC Builder子系统实现对此系统的定制。通过系统内部32位定时器实现多个回波的捕获。与传统的测距系统相比具有可同时完成多目标测量、高速数据采集、实时数据传输、集成度高、可靠性强,以及测量误差小的优点,是一种应用很好的激光测距系统。     

材切割的机器人系统

】为了保证廓形精度和节省贵重材料，研制了用于钣材切割的机器人系统。机器人操作机为具有４个自由度的ＳＣＡＲＡ型操作机。控制器的开放特性使其易于进一步扩充，友好的用户界面更便于操作。机器人已被成功用于轻工机械设备制造厂中。     

模块化移动机器人的无模型自适应控制研究

为研究无模型自适应(MFA)控制算法在机器人控制领域的应用,设计了差动驱动的模块化移动机器人。在考虑非完整约束、MIMO、饱和约束等特点基础上,建立了以差动驱动电机脉宽调制(PWM)信号为输入、以机器人方位角和线速度为输出的无模型自适应控制系统;为提高运算速度并减少运算量,使用最小二乘原理设计了新的伪偏导数和控制律在线估计算法。仿真结果表明,该方法具有鲁棒性强、响应速度快及控制精度高的特点,其性能优于传统的PID控制。     

基于Android平台的移动机器人远程控制系统

针对目前移动智能终端性能的不断攀升及WiFi技术的迅速发展,结合机器人远程控制的对移动平台的需求,提出了一种移动机器人远程控制的新思路,即利用搭载Android平台的移动智能终端,通过无线局域网实现远程控制移动机器人。首先介绍了该远程控制系统的结构,包括服务器、客户端、视频传输模块、运动控制模块及通讯协议。然后描述了系统的具体实现,主要开发了基于Android移动智能终端的客户端及搭载在移动机器人上的服务器。服务器将移动机器人机载摄像头拍摄的路况视频发送给客户端,客户端接收并显示路况视频,操控员根据实时路况视频实现远程控制移动机器人。最后对远程控制系统进行了性能测试。测试结果表明,Android移动智能终端成功接收到移动机器人发送来的视频,并且显示流畅;Android移动终端对移动机器人的控制灵活性较高。     

Development of FPGA Based NURBS Interpolator and Motion Controller with Multiprocessor Technique

The high-speed computational performance is gained at the cost of huge hardware resource,which restricts the application of high-accuracy algorithms because of the limited hardware cost in practical use.To solve the problem,a novel method for designing the field programmable gate array(FPGA)-based non-uniform rational B-spline(NURBS) interpolator and motion controller,which adopts the embedded multiprocessor technique,is proposed in this study.The hardware and software design for the multiprocessor,one of which is for NURBS interpolation and the other for position servo control,is presented.Performance analysis and experiments on an X-Y table are carried out,hardware cost as well as consuming time for interpolation and motion control is compared with the existing methods.The experimental and comparing results indicate that,compared with the existing methods,the proposed method can reduce the hardware cost by 97.5% using higher-accuracy interpolation algorithm within the period of 0.5 ms.A method which ensures the real-time performance and interpolation accuracy,and reduces the hardware cost significantly is proposed,and it’s practical in the use of industrial application.     

开放式移动机器人嵌入式控制系统的设计与实现

为了解决封闭式移动机器人控制系统存在的诸多问题,提出并实现了一种基于32位嵌入式系统的开放式移动机器人控制系统.开放式控制器集成了友好的人机界面、两种无线通讯接口和多种串行接口,通过串口与本体控制器通讯.系统软件采用嵌入式μC/GUI、轻量级TCP/IP协议栈LwIP和实时多任务操作系统内核μC/OS-Ⅱ,以多任务和多任务通讯机制管理移动机器人各应用功能模块.讨论了命令控制台和无线通讯等开放式应用方法.将提出的控制系统应用于吸尘机器人平台,实验表明,该系统具有良好的开放性,为功能扩展、多杌协调、远程控制和人机混合控制提供了解决方案.     

基于LM629的移动机器人控制系统的研究

利用PIC16F877单片机和运动芯片LM629建立移动机器人底层控制系统。控制系统的硬件结构主要包括感知模块、监控模块、运动模块、功率模块和无线通讯模块。运动模块由LM629运动芯片和少量的外围电路构成,简化了整个控制系统的硬件电路结构。实验表明,由PIC16F877和LM629建立的底层控制系统,具有控制精度高、起停速度快、同步性好等特点。     

基于运动模式在线分类的移动机器人目标跟踪

区别于以往采用固定运动模式的目标跟踪研究,提出一种基于单目视觉传感器的人体运动模式在线识别算法,及基于此算法的人体目标跟踪方法。首先,利用视觉信息检测运动目标,并提取其视觉特征;然后通过单目视觉深度提取算法,获取目标的运动特征;接着将连续几帧的特征变化矢量送入随机森林(RF)进行学习,实现对人体运动模式的在线分类;最后根据分类结果在线选取不同的目标运动模型,并利用近似最优的粒子滤波器实现对目标运动状态的准确估计。实验结果证明了本文提出算法的有效性。     

嵌入式智能移动机器人控制系统的开发与研究

以移动机器人为研究对象,设计了以PC/104嵌入式模块为主控制器的控制系统,实现了扩展板、电源转换、电机驱动、感知、人机交互等功能;并对无线通信技术进行了研究,实现了移动机器人的无线遥控和无线串口通信;通过实验对移动机器人进行了整体调试,调试结果表明机器人运行稳定可靠,达到了预期效果。     

混响环境下移动机器人语音控制方法及系统实现

为了满足移动机器人交互控制多样性需求,提升移动机器人的语音控制性能,设计基于语音的移动机器人控制系统。通过对控制信号传递过程和机器人使用环境中语音信号噪音源分析,制定出移动机器人语音控制系统组成方案,给出前端语音识别部分实现的主要流程,重点对语音增强的解混响算法进行设计。充分利用语音潜在的谱特征,将非负矩阵分解和深度神经网络结合提出一种解混响算法,先通过矩阵分解得到语音信号特征,再生成特征矢量来训练激活函数,降低深度神经网络模型的训练复杂度,经过对比分析表明该算法对解决语音混响问题具有优势。编写控制软件并嵌入语音识别算法,搭建工业移动机器人语音控制平台来验证语音控制系统有效性,在混响环境下不同人对机器人多个动作进行语音控制实验,结果表明该系统能够实现移动机器人语音控制,所提出的语音识别方法可使机器人在0.3、0.6和0.9 s的混响条件下动作正确平均执行率分别能达到96%、95%和93%以上。