可重构模块化机器人模块及构形设计

对可重构模块化机器人模块的结构进行了研究,并归纳设计出7种功能模块,其中包括3种1自由度的关节模块,2种连杆模块和2种辅助模块·所有模块的功能都是独立的,并且每个模块的连接界面都设计成了圆筒形以便重组和提高其刚度·每一种模块都可设计成不同尺寸系列,这些不同类型和尺寸系列的模块便可构成一个模块库·作者对3个自由度串联机器人的构形进行了系统的研究,并应用制作的实验模块对研究结果的可行性进行了验证·

一种新型柔索驱动并联机器人的模型样机

提出一种新型并联机器人机构 ,利用张紧柔索驱动该并联机器人·通过运动学和动力学分析、工作空间分析、轨迹规划、误差分析 ,设计并制作了模型样机本体、驱动与控制模块 ,开发了机器人语言 ,控制模型样机完成指定动作·实验结果表明 ,这种新型并联机器人是可行的 ,适用于轻型机床等设备·该机器人在某一速度范围内工作时 ,会产生较明显的振动 ,并伴有噪声 ,因此要提高机器人的性能还必须设法抑制其振动

冗余度机器人作业区域轨迹的自动规划

机器人化是提高工程机械施工控制自动化的关键问题。对于工程机械机器人 ,特别是具有空间冗余度的工程机械机器人 ,其执行机构末端的轨迹规划的自动实现研究对提高其自动化程度有着重要意义。本文以泵车为例 ,提出了一种泵车布料机构的浇筑过程的自动轨迹规划算法 ,该算法通过将其所浇筑区域离散成浇筑点集 ,对两浇筑点的轨迹利用冗余度机器人学的最小关节范数法 ,并通过在关节速度和加速度非连续之处采用平滑或连续处理 ,从而实现了泵车布料机构浇筑过程的自动轨迹规划。

基于网络化虚拟仪器的机器人传感器实验平台

设计了基于网络化虚拟仪器的多节点机器人传感器实验平台系统,利用COM、软件插件等技术开发了虚拟控件和信号处理软件模块,用户可通过PPL创建自定义的信号处理模块,为进行面向智能机器人控制的传感器测试、标定、组网等奠定了基础。

可重构轮手一体机器人的控制及群体构形研究

可重构机器人顺应从结构环境下定点作业向非结构环境下自主作业的发展要求，能够更好的应用到环境复杂、危险性高、人类无法进入的场合完成作业。可重构机器人技术的发展拓展了机器人的应用空间，使其在星球探测、灾难救援、军事领域等方面均有良好的应用前景。因此，可重构和模块化机器人系统的研究成为机器人研究领域的热点问题。本论文的研究内容是围绕“863”计划项目“可重构星球探测机器人的研究”展开的。立足于可重构和模块化中的关键技术，针对一种新型可重构轮手一体机器人的控制及其群体构形理论进行深入的研究。研究内容主要包括模块化分布式控制系统、机器人群体体系结构、群体构形的表达和变换、构形重构优化和构形运动规划等。为了实现可重构轮手一体机器人的多关节机械臂、手爪、轮体的协调作业，实现控制的独立性、实时性，提出基于分布式控制器和CAN总线的模块化控制结构。以功能为划分依据，将控制系统分解成具有不同功能、由独立控制器执行的模块化子系统；采用分布式控制方法，使各子系统独立、同步地执行对应任务。在规划控制子系统和运算子系统中（即两个独立的控制器中）分别执行正向运动学运算和逆向运动学运算，实现轨迹规划的分布式计算。对不同控制结构和控制方法中的系统时序进行分析和对比，结果表明模块化分布式控制结构和分布式计算方法在系统执行时间方面具有性能优势。通过仿真系统和功能样机实验对模块化分布式控制系统和分布式控制方法进行验证。针对可重构轮手一体机器人群体中存在单个机器人和构形两种运动单元的特点，提出具有动态层次结构、融合构形控制和协作控制的体系结构，具有层次动态化与控制功能模块化的特性。以控制目标为依据，将体系结构分为三层：群体控制层、构形控制层和模块控制层。根据群体系统中作为控制目标的运动单元的形式，动态地改变层次结构及其功能，实现构形控制、多机器人协作控制、机器人运动独立控制。针对可重构机器人重构目的，提出矢量构形概念，将构形研究内容扩展到不但包括构形的拓扑结构，也包含构形的运动趋势方向和组成构形的各模块的姿态方位及连接关系。针对现有构形表达方法对可重构轮手一体机器人这类独立操作型模块、模块间具有多关节连杆的可重构机器人构形表达的局限性，创新性地提出基于模块状态向量MSV（Module State Vector）和构形状态矩阵CSM（Configuration State Matrix）方法，实现该类可重构机器人构形的表达和变换。模块状态向量和构形状态矩阵中每个值都对应机器人模块或群体构形的某种状态信息，具有无冗余数据、所需存储空间较小等特点。并且这种方法支持变换运算和操作，根据变换规则和数学变换可以表达、触发模块的行为运动和构形的重构。根据重构对象的初始状态，将构形重构分成组合重构和变换重构两类。基于模块状态向量和构形状态矩阵，提出以工作负荷为优化目标的构形组合重构优化算法、以姿态方位工作负荷和连接工作负荷的组合为优化目标的变换重构优化算法，通过重构优化结果获得模块在构形重构中状态对应变换关系，作为构形重构规划的基础。针对构形重构中的模块状态变换，提出基于最小能耗的模块机械臂关节运动顺序规划方法，通过机械臂转动的能量损耗计算，选择能量功耗最低时的机械臂关节运动顺序作为规划结果。提出融合时序关系的行为树，采用改进深度优先搜索算法遍历行为树获得构形运动或重构的行为运动序列和时序关系；构建语义逻辑系统实现参数化的构形运动行为及其时序的描述。采用仿真计算和机器人仿真系统对机器人重构和运动的优化、规划方法进行演示和验证。

分散式控制和管理的UUV体系结构模型研究

针对传统的分层式体系结构在UUV 控制系统开发设计、维护和升级过程中所遇到的困难，首先分析了集中式控制和管理方法的不足和原因。在此基础上，借鉴自主计算的思想，提出了分散控制和管理的体系结构。这种方法把系统中每个独立的功能模块都抽象成为具有相同模型的控制基元，称之为“自主基元”，然后通过自主基元层次式、嵌套式的组织，构成完整的系统。分析表明，这种方法能够缩短控制系统的开发周期，也降低了维护和升级的难度。

载人潜水器信息显示与存储技术

本文介绍了基于工业以太网的载人潜水器的信息显示与存储技术。详细地描述了该系统的软件结构及各相关模块的特点,并对系统中数据信息流的传递显示与存储做了详细的介绍。目前,该系统已在水池中进行了实验,实验效果良好。

载人潜水器信息显控系统

本文介绍了基于工业以太网的载人潜水器的信息综合显控系统。详细地描述了该系统的软件结构及各相关模块的特点,并对系统中各部分所实现的功能进行了详细的介绍。目前,该系统已在实验室进行了实验,实验效果良好。

一类载人潜水器的导航技术研究

介绍了一类载人潜水器导航系统的组成,接着阐述了基于工业以太网的信息采集模块.由于载人潜水器动力学模型存在未建模扰动以及各种传感器存在不同程度的误差,需要采用卡尔曼滤波器(KF)等方法进行数据滤波,最后将滤波后的数据用于该类载人潜水器的导航研究.半物理仿真平台结果表明,载人潜水器的导航精度得到了大幅度提高.

混凝土泵车布料机构自动浇筑及过程仿真

机器人化是提高工程机械施工控制自动化的关键问题·通过将泵车布料机构的浇筑区域离散为浇筑点集 ,对两浇筑点内轨迹利用冗余度机器人学的最小关节范数法的轨迹规划 ,并将两相临浇筑段自动连接和自动协调 ,从而实现了混凝土泵车布料机构浇筑过程自动轨迹规划·

网络环境下基于Agent的多机器人协调与路径规划

本文针对基于Ａｇｅｎｔ的分布协作式多机器人装配系统——ＤＡＭＡＳ的特点，在原有工作的基础上，提出了网络环境下基于Ａｇｅｎｔ的路径规划思想，重新定义Ａｇｅｎｔ各功能模块的内容，建立系统中的通讯机制．同时，介绍了系统进行路径规划的工作过程，给出了路径规划器的规划算法

一个开放式移动机器人体系结构

本文首先说明了体系结构研究的内容，研究体系结构的意义，以及当前几个典型的体系结构研究范例。然后较详细地介绍了开放式体系结构ＯＳＭＯＲ及其在传感器处理方面的特点，并分别讨论了结构中各模块的功能及实现方法。

一个数控自动编程系统的自然语言接口

本文简要介绍了一个数控自动编程专家系统的自然语言接口的实现.该自然语言接口是以我们研制的数控自动编程专家系统为背景,运行在 SUN3/4 工作站的 UNIX 下和 IBM/AT 机的 DOS 下,用 C语言编程.该自然语言接口由词法分析、句法分析、语义语用分析、目标生成和图形仿真五个模块及相应的知识库构成.该接口能够接受数控编程系统所需的对工件的英语自然语言描述并处理一些比较简单的英语语言现象.

柔性制造单元的智能调度系统

本文基于递阶控制原理提出了柔性制造单元的一种新的计划与调度方法,并综合采用了理论分析、专家系统技术和仿真技术,建立了一个智能调度系统原型.另外,在制造单元调度问题的描述上采用了状态方程形式,从系统的观点来研究调度问题.并在此基础上建立了仿真模块,对单元的加工过程进行了仿真实验.

多路温度测控系统的设计

目的利用单片机技术设计多路温度测控系统,实现多路温度的测量和控制.方法系统以单片机AT89C52为核心,利用多路转换器和新型数字器件MAX6675构成8路K型热电偶温度测量电路,利用D/A转换器AD7528和驱动电路构成输出电路,实现8路一一对应的闭环温度测量控制.系统软件采用PID控制器.结果实践证明,可根据需要增减系统温度信号采样通道的数目,使用软件抗干扰措施,提高了采样数据的可靠性.简化了输入输出硬件结构,使系统具有低成本高速度和较好的测量控制精度.结论多路温度测控系统作为整机适用于现场测量控制应用,也可作为多路温度控制模块应用在体积小、温度测量精度要求较高的大型系统中.