HIT/ DLR 灵巧手全数字化传感器系统

介绍了哈尔滨工业大学机器人研究所(HIT）和德国宇航中心(DLR)合作研究的第二代多指灵巧手的全数字化传感器系统，该系统利用新型微型电子元件采集传感器信号实现数字化输出，在FPGA中进行信号的处理和控制，并通过串行通讯在DSP中的实现最终控制算法。在灵巧手的传感器系统中，作者着重介绍了指尖六维力／力矩传感器、关节位置传感器、电机霍尔传感器等。     

FPGA软硬件编程方法的模块化关节控制器设计

为了提高机器人关节控制的性能,设计了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)软硬件编程方法的模块化关节控制器。在控制器中,传感器采集和电流矢量控制采用标准硬件描述语言VHDL编写以提高电流控制的带宽,电流控制周期为50μs。机器人关节控制律在NiosⅡ处理器中以C语言实现,控制周期为200μs。自顶向下的层次化设计方法应用于矢量控制知识产权(IP)核设计,并给出矢量控制中的坐标变换、PI调节算法等功能模块的数据流图,整个矢量控制计算耗时3.48μs。该关节控制器应用到7自由度机器人中。实验结果表明,关节位置和电机力矩跟踪效果较好,且控制器对机器人构型不敏感。     

空间机械臂地面实验系统

为了测试可重构空间机械臂的性能,开发了空间机械臂地面实验系统.该系统采用气浮轴承实现空间机械臂的3维运动,该方法不需要对空间机械臂结构进行改造,且易于实现.采用该系统可以测量空间机械臂的整体性能,包括整体功耗测试,运动学、逆运动学算法验证及位姿精度测试.提出了一种基于三坐标测量机的空间机械臂位姿精度的测量方法,该方法操作简单、方便.基于上述方法建立了6自由度空间机械臂的地面试验系统,测试结果表明空间机械臂的功耗、绝对定位、定姿精度等指标均满足设计指标要求.     

基于FPGA的EVA手套力学测试外骨骼手的控制系统

介绍了基于FPGA的EVA(舱外活动)手套力学特性测试外骨骼手的低端控制系统。该系统采用FPGA为主控制器,接收上位机DSP的控制指令,通过对码盘信号的采集和处理读取实时的电机转速和位置信号,从而实现对直流电机的速度闭环控制。由于使用了FPGA,并嵌入了NIOS处理器,使系统变得非常灵活、稳定和高效。     

电机控制集成电路的选用 第十五讲 直流电动机PWM控制器SG2731的应用

直流电动机控制芯片 SG2 731外接功率管后可控制小功率直流电动机 ,也可以直接驱动直流电机。文中对其主要特点、引脚功能、技术指标、典型应用等作了介绍 ,以便于选用     

6-PSS并联式空间对接调姿机构的研制

面向空间对接的需求,成功研制了一种6-PSS并联式调姿机构样机。针对该机构的结构特点,建立了三维模型;经运动学分析得到电机控制脉冲变量,并利用虚拟样机技术和物理样机实验进行了运动仿真;最后提出了工作展望。结果表明,调姿机构的位置输出能正确跟踪期望的轨迹,验证了结构设计的合理性和控制的有效性。     

基于模糊自整定PD控制器的机器人计算力矩控制

设计了应用于计算力矩控制方案中的模糊PD控制器(FLC),进一步提出了模糊自整定PD控制器(SFLC).用带有末端执行器的平面3自由度机器人为例进行了动力学仿真,并将采用固定PD控制器、模糊PD控制器和模糊自整定PD控制器的计算力矩控制方案进行了比较.仿真结果表明,采用模糊自整定PD控制器(SFLC)后能有效的克服模型不确定所造成的影响,得到比较小的轨迹跟踪误差,为机器人的实际控制提供了理论基础.     

一种星载计算机CAN总线系统设计与实现

在设计中,ARM7TDMI内核的16/32位RISC MCU是独立的地址和数据总线,而CAN总线控制器是利用地址锁存信号ALE来复用数据地址总线,同时ARM处理器为3.3 V电平,而CAN总线控制器为5 V电平,为了实现MCU与CAN总线的透明连接,提出利用可编程逻辑器件技术,在一块CPLD上实现ARM与CAN控制器之间总线的转换.同时在物理层上实现CAN总线的冗余,在协议上实现了基于CANaerospace的航天级别的通信协议.     

基于指尖位置的人手与HIT/DLR灵巧手运动映射

分别建立人手和HIT/DLR机器人灵巧手的几何模型,并分析两者之间的结构差异及其产生的运动映射问题.通过数据手套测得人手关节角度,利用人手模型和人手运动学关系计算得到人手指尖位置,通过改进的指尖位置的映射方法,将人手的运动映射到机器人灵巧手上,解决了人手运动空间和灵巧手空间不一致的问题.仿真试验结果表明该映射方法是有效和直观的,能满足对HIT/DLR机器人灵巧手遥操作的需要.     

扩展雅克比方法的冗余度机器人逆运动学应用

采用用于冗余度机器人求解的扩展雅克比方法,通过引入次级任务实现了冗余度机器人的周期性控制.介绍了自行研制的4自由度轻型机器人,以指定的空间轨迹作为主要操作任务,采用姿态控制作为次级任务,对4自由度冗余机器人进行了逆运动学求解和实验验证.并给出了机器人关节空间的期望变量,得到了关节空间和笛卡尔空间的轨迹误差.