蛇形机器人蜿蜒运动控制分析

针对蛇形机器人的蜿蜒运动控制,首先分析了关节角度约束对运动控制函数参数取值的限制,确定了满足机械结构的运动控制参数范围;之后在Adams仿真环境下,建立蛇形机器人的三维虚拟运动模型,进行蜿蜒运动仿真,通过分析幅值控制参数对蛇形机器人弯曲度、运动速度和运动轨迹偏移的影响,提出了调整幅值参数的方法;实验结果表明,调整方法的有效性,从而实现蛇形机器人蜿蜒运动控制的优化。     

洁净机器人反应转矩观测与碰撞保护研究

提出一种基于反应转矩观测器的机器人碰撞保护方法。机器人的反应转矩由基于模型的干扰观测器估值得到,模型的建立包括电机系统转矩模型与机器人系统动力学模型两部分。由于洁净机器人特殊的构型及关节耦合关系,机器人的动力学建模被大大简化,同时对简化后的模型采用最小二乘法对惯性参数和摩擦参数进行辨识,提高了模型的精度。根据永磁同步电机的转矩模型与机器人动力学模型,可以得到基于电机电流的机器人关节转矩。机器人与外界环境接触时,关节转矩的增加量即为反应转矩。通过设计反应转矩观测器并采用力/位混合控制结构,实现基于电流的机器人主动柔顺控制功能,并在洁净机器人进行碰撞保护实验,实际运行结果验证了该方法的有效性。     

焊接自动化专业引入机器人离线编程的教学探索

机器人焊接已成为焊接自动化技术现代化的主要标志。文中通过阐述机器人离线编程系统的组成原理和主流软件，认为须在焊接自动化专业构筑起机器人离线编程的相关课程体系，才可将机器人离线编程技术引入焊接自动化专业。以此提升焊接自动化的理论和实践教学，提高学生的职业技能。     

自由度冗余蛇形臂机器人手眼标定研究

针对自由度冗余蛇形臂机器人的手眼标定问题,提出一种不依赖蛇形臂机构运动参数求解视觉系统与末端法兰盘手眼关系的方法;借助外部辅助双目相机系统,通过构造外部相机、末端法兰盘、视觉导航相机三者坐标系的闭环转换得到待求手眼关系;首先根据立体视觉原理得到标志点在对应相机坐标系下的3D坐标;然后利用四元数法分别求得外部相机坐标系与法兰盘坐标系、外部相机坐标系与视觉导航相机坐标系间的转换关系;最后构建坐标系转换关系闭环求得手眼关系;实验结果表明,该标定法避免了蛇形臂自由度冗余导致运动控制精度差带来的干扰,标定精度满足设计要求。     

封底照片说明

目前一些国家开始在部队装备战斗机器人,它最大的好处是能减少人类士兵在战斗中的伤亡,但在实际使用中,机器人战士与人类战士间还存在很大的差别,特别是在灵活性及成本上还需改进,为此美国研究人员最近研究出模块化机器人系统,该系统能根据现场需要,将排爆机器人变成战斗机器人,从而大大增强了其灵活性。随着科学技术的进步,机器人战士最终将取代人类战士驰骋在战场。     

基于激光定位的变电站智能巡检机器人导航系统设计

导航和定位是变电站智能巡检机器人完全自主运行的关键,针对巡检机器人现有导航定位方式的不足,将激光定位技术应用于巡检机器人导航,设计了巡检机器人激光导航系统,详细介绍了系统的软硬件结构及实现方法,并在室外环境下对导航系统进行了实验测试;实验结果表明,巡检机器人运行平稳,具有较高的导航控制精度;实验中机器人的运行轨迹重合度较好,直线运行时运动轨迹与路径横向垂直偏差在±15mm以内,航向偏差可控制在±1.5°左右。     

机器人实践教学的探讨和优势

机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的智能仪器。机器人实践教学在学习上充分渗透了研究性学习的思想,实践性非常强。初步机器人教学实践措施表明,在电子信息类专业积极开展机器人实践教学,有助于培养和提高学生的实践和创新能力,有助于促进实践教学改革。     

基于传感网络的水下机器人控制器设计

由于水下机器人在水下受到不定水流的干扰,机器人控制器缺陷较大。设备并实现了一种以传感网络配合模糊控制理论的水下机器人控制器。利用频率为20khz的超声波传感器网络组成控制器中的距离测量模块,对水下机器人测量方位和运动速度进行测量,给出了测距过程,主控模块以S3C2410嵌入式主控芯片为主,配合神经网络算法对障碍物进行判断,设计了详细的判断过程,提高机器人水下避障性能。以M3型水下机器人作为测试对象,测试结果说明控制器可以较高完成工作,达到应有水平。     

一种异构多机器人系统交互协议

随着机器人在各领域的广泛应用和任务种类多样化,单机器人执行任务受到任务规模和复杂程度的限制,使用多个机器人协作完成任务是解决复杂问题的有效方法之一。在复杂机器人控制系统中,不同的任务往往需要不同的机器人去执行,这些机器人一般具有不同的结构和功能,而且工业化的机器人各自遵循私有协议。在操作一个复杂多机器人系统中,控制系统中的通信协议因不同的机器人而异,从而增加了控制过程中的协作难度。设计和制定一个方便的交互协议,便于协作信息在系统中通信,共同完成给定的任务。本文针对不同的机器人私有控制协议,在一致化交互接口的基础上,设计并实现了不同工业机器人之间的交互。通过工程实践,验证了这种一致性交互协议对于异构机器人系统的有效交互,对完成复杂问题作业具有借鉴作用。     

未来30年是机器人技术迅猛发展时期

 英国电信公司(BritishTelecom)专家指出,最近30年将会成为机器人技术迅猛发展的时期。该公司的约翰·皮尔逊博士认为,机器人可以做成拆卸式的,它们无论在体力上还是在智能上都将超过人类。     

蒸汽发生器检测机器人运动分析与控制实现

在核电站蒸汽发生器复杂环境下,为准确控制机器人完成管板检测任务,提出了一种基于STM8处理器的爬壁机器人运动控制方法。针对机器人两个不同轴线驱动轮的结构特点,运用运动学理论建立了机器人运动方程,分析了机器人的运动特性。设计了爬壁机器人硬件控制电路,为提高机器人的控制精度,采用了位置环,速度环和电流环三环PID软件控制策略。最后,对此控制方法进行了相关实验验证。实验结果表明,爬壁机器人控制电路设计合理可靠,三环PID算法实现了较好的运动效果,满足设计要求。     

基于动态人工势场法移动机器人路径规划研究

考虑机器人与目标点的相对位置以及相对速度因素构建引力势场和引力函数,考虑机器人与障碍物之间的相对位置、相对速度以及相对加速度因素构建斥力势场和斥力函数。基于位置的“分而治之”策略,将机器人所处的环境分解成不同的情景,通过传感器获得周围环境信息,制定并执行情景-运动规则。建立复杂动态机器人仿真环境,验证改进后的算法在动态环境中机器人自动避障的可行性。以IN-RE机器人为实验平台,做动态环境下机器人自动避障路径规划实验,验证本文提出的动态人工势场法在动态环境中的可行性。     

机器人视觉的“手-眼”关系快速标定算法

论述了机器人视觉传感器的内外参数标定的基本原理。设计了一种快速标定机器人"手 眼关系"的标定方法。该方法不需要外加辅助的坐标测量仪器,可一次性标定出视觉传感器的内外参数及机器人的"手 眼关系"。实验证明,该方法具有算法简便快捷和标定精度较高的特点。     

智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人的制作

以物理学原理为基础,结合机械运动原理与电子控制技术,制作了智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人。利用霍尔元件感知磁场、电磁铁吸引棋子和落放棋子、三维机械臂移动棋子、单片机程序控制三维机械臂的运动,完成人与机器人对弈象棋的整个过程。结果表明,设计制作的智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人完全能与下棋者在实物棋盘下象棋,该机器人下棋能力强,动作自如。     

智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人的制作简

以物理学原理为基础,结合机械运动原理与电子控制技术。制作了智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人。利用霍尔元件感知磁场、电磁铁吸引棋子和落放棋子、三维机械臂移动棋子、单片机程序控制三维机械臂的运动,完成人与机器人对弈象棋的整个过程。结果表明。设计制作的智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人完全能与下棋者在实物棋盘下象棋．该机器人下棋能力强,动作自如。     

机器人头部的视觉跟踪系统研究

对运动目标进行识别和跟踪是机器人视觉的一项关键技术。提出了一种可以快速跟踪运动目标的系统设计方案,采用了双计算机处理和Memolink通信方式的机器人控制结构,以图像处理为基础,在图像经过校正之后,通过区域分割和目标识别两个步骤来确定目标的位置,并控制机器人对目标进行跟踪。实验表明,该方法具有较高的速度和准确性。     

机器人智能视觉路径选择系统的设计与实现

机器人视觉路径选择系统的性能,对于提高不同领域机器人应用性能具有重要的应用意义;提出了考虑最优路径数据挖据的机器人视觉路径选择系统的优化设计方法,分析了该系统组成的总体结构,给出了系统的电机驱动模块、图像采集处理模块、USB接口以及电源模块的硬件结构设计,分析了考虑最优路径数据挖据机器人视觉路径规划的具体过程,介绍了系统实现路径规划的关键程序代码,实现机器人视觉路径的准确选择;实验结果说明,所设计模型可实现机器人路径的有效规划,具有较高的规划效率和精度。      

基于嵌入式系统的搬运机器人设计与路径规划研究

为了解决目前工业搬运机器人发展的需求问题,设计了一款基于嵌入式系统的搬运机器人。该型搬运机器人的循线采用的是一种七路灰度传感器,并通过设计的一种蓝牙模块将灰度信息发送到手机端,从而简化了循线时的调试,具有创新性。搬运机器人前端安装有颜色传感器用以区分不同种类的物料。电机控制部分设计了一个PID闭环控制系统,通过PWM脉冲宽度调节来控制电机的转速。然后,针对模拟场地提出了一种路径规划算法,并通过设计的搬运机器人进行了实验测试与分析,验证了该方法的准确性和有效性。     

以色列埃尔比特系统公司推出新型便携式侦察机器人

在最新举办的美国冬季研讨和展览会上，以色列埃尔比特系统公司展出了一种名为“毒蛇（VIPER）”的通用、智能化便携式机器人。该机器人是公司基于多项专业技术开发的最新型无人系统，具有体积小、重量轻且可由单人携带等特点，可以攀爬楼梯和翻越障碍物，能够执行多种任务，从而可以保护士兵的生命并提高作战效能。     

面向复杂地形的四足机器人步态生成方法

为实现四足机器人在凹凸地形上稳定运动并能选择最大步长的目的,提出了基于稳定裕度的步态规划方法。基于研究对象,建立四足机器人的运动学方程及逆运动学方程,将机器人足端的位置映射为各关节的关节变量;提出工作空间矩阵的概念,将所需克服的地形高度反映到工作空间矩阵中,并选择最优步态区域;依据四足机器人的立足点在质心坐标系下的空间坐标,以纵向稳定裕度为约束条件,在工作空间矩阵中计算机器人摆动腿的最大步长并规划机械腿的运动轨迹;针对所提出的方法,分别利用MATLAB和ADAMS进行仿真验证。在MATLAB环境中计算并验证质心的水平投影是否在立足点形成支撑多变形内,而ADAMS平台分析机器人在复杂地形上的位移变化及姿态变化。仿真结果表明机器人的质心始终在支撑多边形内,机器人的躯干姿态基本保持不变且运动速度匀速,所提出的方法能够保证机器人稳定行走,为四足机器人的稳定运动提出依据。