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.     

变电站巡检机器人组合导航实验

巡检机器人应用于变电站的巡检工作,可提高变电站的智能化程度.导航和控制是机器人自主运行的重要组成部分,利用信息融合技术可在一定程度上弥补单个传感器在精确度和稳定性方面的缺陷,提高系统实用性.设计了系统的硬件平台以及相应的Kalman组合导航滤波算法,并进行了测试,结果表明,通过对GPS和INS进行信息融合,可提高导航的稳定性.     

基于FNN的轮式机器人路径跟踪研究

针对目前轮式机器人在路径跟踪时容易出现的偏离期望路径甚至打滑、侧翻失去控制等问题,对轮式机器人结构及其路径跟踪特点进行了分析,构建了轮式机器人运动学模型,设计了一种基于模糊神经网络(FNN)的行进路线和行驶速度分级控制的路径跟踪方法.第一级中模糊神经网络利用机器人位姿信息确定行进路线即转弯半径,第二级根据前方路径情况和转弯半径调节机器人行驶的角速度和线速度.仿真实验表明,所设计的模糊神经网络能够对所期望的路径进行快速准确地拟合,且鲁棒性强;轮式机器人路径跟踪过程稳定,不会出现失控现象.     

基于CPG的双足机器人多层步行控制器设计

针对双足机器人步行控制器的设计问题,基于生物学启发原理,提出一种基于中枢模式发生器(CPG)与稳定性分析相结合的多层次结构控制器设计方法。分析机器人的步行运动,给出双足运动描述。基于CPG理论设计多层次结构的步行控制器,应用极限环理论方法分析运动稳定性。在保证步行稳定的前提下,所提出的控制方法具有结构简单、通用性好、方便在线平滑修正等优点,步行仿真实验验证了所提出算法的有效性。     

救援机器人远程监控平台的设计与实现

以救援机器人为研究背景,详细介绍了远程监控平台的设计方案和系统架构,包括硬件结构、底层软件和上层应用软件的设计和实现。该救援机器人通过便携式操控箱实现远程监控,具有人机交互友好、操作灵活、携带方便等特点。实践结果表明,该平台能很好地实现机器人远程操控和传感器信息的传输,有助于机器人在灾难环境中更好地开展探测和搜救工作。     

足球机器人守门员防守策略研究

分析了足球机器人比赛中防守特点,提出了一种根据区域划分的防守策略算法。分析了可能遇到的几种情况,针对不同的现场局面形式,给出不同的防守策略。     

单足机器人垂直跳跃动态特性研究

单足机器人一个跳跃周期经历触地相和腾空相两种约束状态,针对机器人触地相落地碰撞、缓冲、起跳,腾空相起跳冲击和伺服定位各过程,综合应用动力学、热力学、流体力学、碰撞和控制理论等建立了机器人一个跳跃周期的综合数学模型.在Matlab上建立了机器人一个跳跃周期的联合仿真模型,对影响单足机器人落地碰撞、起跳冲击和跳跃高度的主要因素进行了仿真研究,得出了实现机器人增高跳跃、减高跳跃和等高跳跃时各影响因素的取值范围和较佳值,包括机器人落地时刻气缸下腔气压预设值和活塞相对坐标预设值,起跳过程气缸充排气转换相对坐标等因素影响跳跃高度、落地碰撞和起跳冲击的规律性认识.搭建了单足机器人垂直跳跃实验台,针对各主要影响因素对机器人跳跃过程的影响规律进行了实验研究,实验结果与仿真数据吻合良好.     

一种混合驱动柔索并联仿生眼的轨迹规划

在与眼球运动相关的解剖学和运动学的基础上,设计了一种符合Listing定理的基于混合驱动柔索并联机构的3自由度机器人仿生眼.通过矢量封闭方法建立了逆运动学模型,求解出柔索并联机器人的雅可比矩阵和结构矩阵.利用达朗贝尔定理建立柔索并联机器人的力矩平衡方程组,采用广义逆矩阵的相关理论,以柔索张力矢量的2范数最小为目标进行张力优化.用蒙特卡洛方法计算出仿生眼球可达工作空间.最后,在Simulink环境下进行仿真,规划运动轨迹并得到柔索并联机器人运动特性的仿真结果,证明了本文设计的机构符合Listing定理.结果表明:基于混合驱动柔索并联机构的机器人仿生眼结构合理,数学模型正确.     

改进生成树算法的多机器人在线地图覆盖

研究在线多机器人地图覆盖。在单机器人生成树STC算法基础上做出改进,融入了市场拍卖算法,使机器人团体扩散地生成树,并沿各自生成树完成地图覆盖。通过两种不同环境地图覆盖仿真,结果验证改进后的IMPSTC算法,能够使机器人团队在更少的时间和重复覆盖区域情况下完成在线覆盖地图任务。     

基于Kinect的机器人辅助超声扫描系统研究

提出一种采用Kinect传感器作为视觉伺服的机器人辅助超声扫描系统,来规划引导机器人的扫描路线,以实现机器人辅助的超声扫描操作。系统由Kinect传感器、机器人和超声探头组成。采用Kinect实时获取超声探头的RGB图像和深度图像,并计算探头当前位姿,结合坐标系配准结果,得到机器人的位姿信息,再根据术前的机器人轨迹规划,引导机器人的超声扫描路径。开展腿部模型实验验证本系统的可行性,通过对Kinect传感器的相机标定实验,计算得到了RGB相机和深度相机的内外参数,通过对探头上标识物的定位,进而计算出探头当前位姿,结合Kinect与机器人坐标系的配准结果,得到了两者的转换矩阵,并对机器人的位置给出指令,引导机械臂夹持探头到达指定扫描位置。在机器人夹持超声探头扫描过程中,实时计算探头与腿部之间的距离,以保证所采集超声图像的质量及扫描操作的安全性。实验结果表明,在Kinect视觉系统的导航引导下,机器人可以夹持超声探头实现自主超声扫描,以减少超声医师的扫描时间,降低医师的劳动强度。