基于AT89C52单片机的搬运机器人控制系统设计

针对传统搬运机器人控制系统搬运路径准确性较差,控制耗时较长的问题,基于AT89C52单片机设计了一种新的搬运机器人控制系统;系统硬件主要由驱动模块、控制模块、显示模块和地面勘测模块组成,驱动模块具有很强的信息驱动能力,能确保机器人在运动过程得到充足的电量支持,显示模块及时进行信息显示,同时配合控制模块实现实时控制,地面勘测模块确保机器人在工作过程中对地面状况进行分析处理,从而得到更优的搬运路径;软件部分设计了搬运机器人最佳的分组搬运策略,基于AT89C52单片机将搬运指令传输至搬运机器人控制算法,快速纠正机器人的错误行为,使机器人成功完成搬运任务;实验结果表明,该搬运机器人控制系统能够有效缩短控制时间,提高控制精度,具有良好的系统规划、优化能力及智能化高.     

电动力液压驱动四足双臂机器人的设计与实现

针对定基座机器人在复杂环境下作业能力不足的问题,研制出电动力液压四足双臂机器人,将浮动基座与双臂系统的优势有机结合,能够代替人员完成复杂环境下应急处置、工程作业等任务。详细阐述了四足双臂机器人的机械结构、机载电液动力系统、分布式控制系统以及仿真与操作训练平台的设计与实现。提出基于全身虚拟模型的足底力分配方法与足臂协调运动规划方法,实现了躯干浮动基座与双臂系统的联动,大大提升了机器人的作业能力和效率。通过搭建的仿真与操作训练平台完成单臂作业以及双臂协同作业的仿真,验证了所提出控制方法的有效性,并对机器人操作员进行操作训练。在实际样机实验中,测试了单臂抓取以及双臂协同抓取的能力,证明了四足双臂机器人能够满足复杂环境下移动作业的需求。     

无人仓多搬运机器人协同作业轨迹自动控制研究

由于无人仓多搬运机器人协同作业线路较为复杂,导致协同作业轨迹控制难度增加,为了保证多搬运机器人能够按照规划路线执行搬运作业,提出了无人仓多搬运机器人协同作业轨迹自动控制方法;采用栅格图建模法,结合无人仓内货架的实际分布情况,建立无人仓环境场景;从组成结构、运动学以及动力学3个方面,构建搬运机器人的数学模型;遵循就近原则分配多机器人搬运任务,规划多搬运机器人的协同作业轨迹,根据多搬运机器人实时位姿的自动检测结果计算控制量,利用作业轨迹自动控制器的安装与运行,完成无人仓多搬运机器人协同作业轨迹的自动控制任务;实验结果表明,在该方法应用后,多搬运机器人在无人仓中的作业轨迹与规划轨迹基本相同,计算得出的平均位置控制误差和姿态角控制误差分别为2.27 cm和0.05°,搬运机器人的碰撞次数能被控制在规定范围内,实际应用效果好。     

基于大数据聚类分析的爬壁机器人位姿定位控制系统设计

为提高爬壁机器人运动位姿精准度与稳定性,解决现有位姿定位控制系统存在的控制效果不佳的问题,利用大数据聚类分析技术,通过软、硬件结构的设计,实现爬壁机器人位姿定位控制系统的优化。改装爬壁机器人位姿传感器、爬壁机器人驱动元件、爬壁机器人位姿定位控制器的内部连接结构及工作方式,扩大系统存储器的存储空间,通过系统电路的连接完成硬件系统的设计。根据爬壁机器人的组成结构和工作机理,建立机械结构与运动模型。在构建模型下,采集爬壁机器人实时运行数据,利用大数据聚类分析技术处理初始采集数据,判定爬壁机器人的当前位姿。规划爬壁机器人位姿及关节轨迹,结合当前爬壁机器人的运行数据,计算爬壁机器人位姿定位控制量,在控制器的约束下,实现爬壁机器人位姿定位控制功能。通过系统测试实验得出结论：通过设计位姿定位控制系统的应用,爬壁机器人样机的足端轨迹控制误差、关节角度控制误差和占空比控制误差均低于预设值,即设计系统具有良好的位姿定位控制效果。     

双臂搬运机器人结构设计与动态仿真分析

针对棒料搬运和无人机翼下弹药挂装,设计了一种基于双六自由度结构的双臂搬运机器人.对机器人总体构型和各驱动回转及末端执行器等重要部分结构加以阐述.双臂机器人由10个驱动转动环节组成,其中腰部和肩部回转为2个共用关节,双臂各有4个回转关节,组成双六自由度机械臂.机器人通过两臂间的协作可以准确地调整搬运对象的位姿,完成复杂的...     

基于人工智能的图书馆书籍定位机器人自动化控制系统设计

为提高图书馆书籍定位精度，提升图书馆智能化服务质量，设计基于人工智能的图书馆书籍定位机器人自动化控制系统。将该系统整体分为人机交互层、行为评估层、运动规划层以及机器人执行层，通过自主控制器控制机器人执行层的机器人在远程端、本地端两种控制模式下的运动状态，实现机器人的位姿控制。在执行层中，引用Roberts算子完成对彩色图像的灰度处理，在自主控制器中设有基于粒子滤波的重定位增强方法，实现机器人对书籍的精定位。测试结果显示，该系统控制下书籍定位误差均低于2.5 mm，可精准识别作业环境区域，同时位姿角控制精度高，可自主躲避突发闯入行人，避障精准度可达到98%。     

机械手远程操作实验嵌入式控制系统

为了实现人类在危险环境中作业,提出了一种将硬件实验资源网络化的解决方案,设计了一套面向控制类专业的机械手远程操作实验嵌入式控制系统,给出了该系统的硬件结构、软件流程.实践表明,该系统不仅可以实现客户机与服务器之间的全双工连接,而且能可靠传输控制命令、控制数据,控制慧鱼机器人完成抓取、搬运等具体作业任务.     

基于大数据聚类的机器人步态控制系统设计

为提高机器人关节的运动灵活性,使其具有更快、更稳的步行能力,设计基于大数据聚类的机器人步态控制系统。结合外接主电源与传感器设备,为主处理器元件、舵机控制板提供足量的传输电信号,完成机器人步态控制系统硬件设计。定义关键的关节节点,通过建立适应度函数的方式,实现基于大数据聚类的步态节点安排。分别从支撑腿运动规划、摆动腿运动规划两方面着手,收集大量的步态运动信息,再联合已知函数条件,对机器人关节角度进行求解,完成机器人行进步态的规划与处理,实现基于大数据聚类机器人步态控制系统的应用。实验将所得关节弯曲次数、角度值与理想数值对比可知,本文系统位姿标定情况下关节弯曲次数值大、角度值小,机器人关节的运动灵活性水平高,具有相对稳定的步行运动能力。     

弱光环境下仓库搬运机器人抓取控制方法

为精准、稳定、可重复地完成抓取动作,研究了弱光环境下基于稳定轻量级网络的仓库搬运机器人抓取控制方法。首先,针对搬运环境弱光图像,基于稳定轻量级编/解码网络提取抓取区域弱光特征并进行融合处理,获得正常光抓取区域特征;其次,在深度分离融合提取层中,通过处理正常光抓取区域特征,重构深层特征,从而恢复特征提取时丢失的细节信息;再次,在网络输出层内输入重构特征,输出仓库搬运机器人手爪的抓取位姿参数;最后,通过手眼标定得到的搬运目标图像,采集相机坐标系与机器人坐标系的坐标转换关系,将抓取位姿参数转换成仓库搬运机器人抓取控制量,完成对仓库搬运机器人的抓取控制。实验证明,该方法可有效提取搬运目标抓取区域特征,并可有效预测仓库搬运机器人抓取位姿,能完成仓库搬运机器人抓取控制,且抓取精度较高。     

基于遥感GIS信息融合的测绘机器人滑动模跟踪控制系统

测绘机器人是实现测绘自动化的执行设备,测绘机器人的工作空间更为复杂,给机器人的跟踪控制工作带来较大挑战。为提高测绘机器人跟踪控制效果,设计了基于遥感GIS信息融合的测绘机器人滑动模跟踪控制系统。加设遥感信息采集器和GIS信息采集器,改装遥感GIS信息处理器以及滑动模跟踪控制器,完成硬件系统的优化设计。考虑信息结构以及信息之间的逻辑关系,构建系统数据库,为遥感GIS信息提供充足的存储空间。根据测绘任务生成机器人滑动模移动轨迹,作为机器人的控制目标。采集测绘机器人实时遥感与GIS信息,利用遥感GIS信息融合技术跟踪机器人实时位姿,比对位姿跟踪结果与生成的控制目标,计算滑动模跟踪控制量,完成系统的测绘机器人滑动模跟踪控制软件功能优化。系统测试结果表明:设计系统的控制误差平均值为1.9 m,抖振幅值为0.8 dB,具有较好的控制效果。     

基于人机交互的机械臂位姿自动监视系统设计

为了提高机械臂位姿自动监视和控制能力,提出一种基于人机交互的机械臂位姿自动监视系统设计方法,系统设计包括机械臂的位姿自动控制算法设计和系统硬件设计两部分,采用粒子滤波位姿跟踪方法进行机械臂的动态定位位姿参数信息采集和融合处理,在动态和静态环境下,结合加速全局定位方法进行机械臂位姿自动监视的人机交互设计,构建机械臂人机交互的动态定位控制模型,采用自适应位姿跟踪方法实现对机械臂的位姿自动监视,通过捕捉未知目标的质量特性参数,实现机械臂的位姿自动监视和人机交互设计。通过DSP和嵌入式ARM实现对机械臂位姿自动监视系统的硬件设计。测试结果表明,采用该方法进行机械臂位姿自动监视的自动化水平较高,智能性较好,提高了机械臂的位姿自动监视和控制能力。     

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。     

Smooth task switching through behaviour competition

Navigation in large-scale environments is composed of different local tasks. To achieve smooth switching between these tasks and thus a continuous control signal, usually a precise map of the environment and an exact pose estimate of the robot are needed. Both are hard to fulfil for experiments in real-world settings. We present a system that shows how one can relax the need for accurate metric models of the environment while at the same time achieving smooth task switching. To facilitate this scheme the dynamical systems approach is used, which incorporates behaviour coordination through competition in a dynamic framework. Feature detectors use sonar data to provide means for local navigation. This ability combined with a simple topological map constitutes a complete navigation system for large-scale office environments. Experiments showed that a Scout robot using this scheme is able to successfully navigate through our whole institute. Through the use of the dynamic behaviour coordination, switching between the navigational tasks occurs in a smooth manner leading to continuous control of the platform.     

爬游无人潜水器导航控制系统设计

深海爬游无人潜水器是一种既可在深海巡游,又可在海底爬行的新型深海无人潜水器。针对爬游潜水器水中巡游和海底爬行作业的任务需求,以及控制系统通信量大、管理设备多、数据处理量大、工况复杂等问题,提出了“上层导航控制+下层运动控制”两层控制结构的思想,设计了以PC104嵌入式计算机为硬件平台,以实时多任务操作系统VxWorks为软件平台的爬游无人潜水器嵌入式导航控制系统。在实现多任务调度、通信管理、数据采集存储等功能的基础上,完成了导航避障决策仿真实验,验证了潜水器导航控制系统的控制效果。     

基于Mindstorms的四轮智能机器人实时控制系统设计

传统机器人控制系统是以辅助控制机器人转向为基准进行设计的,存在转向控制效果差的问题,为实现四轮智能机器人控制系统研发,以Mindstorms平台为基础,搭建由主控模块、传感器模块、无线通信模块、运动模块以及电源模块组成的四轮智能机器人结构。在运动控制模块中选用TMC236芯片作为电机驱动芯片,通过电路为桥臂上开关管提供控制电压;在底层控制模块中,采用PID控制器控制电机期望转角与实际转角之间差值,实现机器人转向角度控制。对软件控制策略研发中,利用嵌入式操作软件系统实现车道保持控制和避障控制功能,实现机器人自主换道功能。保证机器人自主充电情况下,测试转向控制功能,由测试结果可知,基于Mindstorms系统控制效果始终维持在98%以上,实现机器人转向精准控制。     

基于C8051F020的遥控机器人平台控制系统设计

本文论述了一种基于单片机的遥控机器人平台设计,着重论述了其控制系统软硬件设计。此遥控平台具有操作方便,控制灵活,成本低廉等特点。     

移动机器人的超声波测距传感器设计

针对移动机器人研究了一种基于单片机AT89C51作为控制系统的超声波测距传感器,实现其硬件电路设计和软件算法的开发,分析了其系统组成、实验结果及误差。该系统以空气中超声波的传播速度为确定条件,利用反射超声波测量待测距离。结果表明,该设计提高了移动机器人的障碍回避能力及导航方面的精度和可靠性。     

高压带电作业双臂机器人系统设计

摘要：传统带电作业采用人工方式,但高空、高压危险作业环境与高劳动强度对作业人员人身安全构成一定威胁。针对10KV配电网带电作业的实际需求,采用12米高液压升降平台和两台协作型六轴机械臂,设计开发了双臂六轴机器人系统。采用ARM嵌入式处理器,设计开发了双臂机器人控制器硬件和软件,根据实际作业应用需求,给出了机械臂运动路径规划方法,通过WiFi无线通讯方式和SOCKET编程实现了对双臂机器人的现场操作控制,采用LoRa无线通讯网络,设计开发了LoRa主站模块和LoRa专用工具模块,采用LoRa定点扫描通讯方式,实现了各工具模块和机器人控制器的相互通讯。在某培训实验基地10KV配电线路上,对带电作业机器人系统进行了现场实验,验证了剥皮、接引流线等各项设计功能,机器人从接收到剥皮指令开始到剥皮作业完成,整个过程用时3分20秒;完成接引流线作业全程用时2分50秒。