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。

一个先进的工业机器人计算机控制系统——ARCS

随着工业机器人及其应用的不断发展,要求一个强有力的计算机系统来控制它的工作,并具有灵活、方便的机器人编程语言.本文系统地介绍了我们自行设计并实现的一个先进的机器人控制系统——ARCS.该系统主要包括两部分:(1)一个实时多任务的机器人控制软件SVAL系统,该系统支持一种通用性较强的机器人编程语言——SVAL语言.(2)一个支持该软件系统工作的、具有开放式结构的硬件环境.ARCS系统具有良好的实时性、可扩展性及基于外部传感器信号进行控制的能力.由于该系统的开放式结构.使其根据不同要求可方便地增删其功能,并可控制不同类型的机器人.我们已成功地实现对PUMA760机器人的控制,并在其上引入了力觉与接近觉的传感器,采样时间可缩短到16ms.一年多的运行结果证明,该系统稳定可靠,性能良好,现在正向产品转化.

基于解耦控制的SCARA机器人轨迹跟踪控制器设计

SCARA型机器人的控制问题由于其动力学模型中没有重力矩项的作用而得以简化,由于在实际应用中经常要求其高速运动,则对具有强耦合的哥氏力与向心力的控制就成为制约其系统性能的重要问题。提出通过线性变换对机器人系统解耦,将高阶系统转化为解耦的低阶系统进行控制的方法,并且应用极点配置对解耦的系统求解机器人控制器。该方法无需测量关节速度和加速度,只需要测量关节位置信号。所提出的控制器既能保证闭环系统全局渐进稳定,又能通过对线性化系统闭环极点的配置来获得期望的闭环系统响应性能。仿真实验证明了所提出的控制器设计方法的可行性。

基于B/S模式的机器人监控平台的研究

针对目前移动机器人本体研究平台存在局限性的问题,设计出一种基于B/S模式的机器人软件控制系统。系统的实现采用了Java和Vc相结合的方式,在利用Java语言的JNI技术解决接口问题的同时,为了充分利用现有软件模块,提出了一种新型的控制架构,使得整个系统更加完善。通过实验验证了此方法的有效性,有效的提高了系统的可维护性,可扩展性以及可复用性,最终很好实现了控制机器人的目的。

基于MontaVista Linux的开放式机器人控制器研究与实现

本文提出了一种基于MontaVista Linux操作系统的开放式机器人控制器,该系统采用CAN总线作为控制器的系统总线。由于MontaVista Linux操作系统的开放性和良好的移植性,使得系统可以方便扩展、定制不同的应用软件模块和操作系统模块,并且在各种硬件平台间具有良好的移植性。同时由于采用CAN总线作为系统总线,使得系统可灵活配置且可以通过现场总线与其它设备共享数据。

高性能机器人控制系统的研究

本文介绍了高性能机器人控制器的研制情况.该系统具有较高的控制精度,可完成对机器人和多个外部轴的协调控制.为便于国内用户使用,实现了中文界面功能键驱动的汉字编程示教盒.为适应机器人生产线的需要,提供了丰富的联网功能和生产线监控诊断功能.目前该系统已用于新松公司的6kg工业机器人产品中.

井下救援机器人控制系统的仿真与实现

本论文以新松公司和山东省科学院的《井下探测救援机器人的研究》项目为依托，展开井下探测救援机器人控制系统的研究。 我国的煤炭资源十分丰富，是世界上最大的煤炭生产国和消费国。我国煤矿大多数为矿工开采，不安全因素很多，矿井自然条件差，加上技术和管理等诸多方面不到位，使得我国煤矿矿井灾害事故频繁发生，人员伤亡十分惨重，煤矿安全形势已经十分严峻。 传统的救援方法只能通过提升绞车、移动式风车等设备清除垃圾，向井下通风，然后再搜救遇险矿工。这种方式危险性大，伤亡人数多，救援周期长，效率低。因此，迫切需要研发替代或部分替代救险队员进入矿井灾害现场进行环境探测和完成搜救任务的煤矿救援机器人，这对煤矿安全生产，建立特种危险环境下的工业救援体系具有十分重要的意义。 本文以沈阳新松公司的井下救援机器人为研究对象，对移动机器人控制体系结构进行了研究。主要工作如下： 从分析当前的体系结构入手，针对井下救援机器人的具体特点和设计要求，设计了一种以混合式体系结构为基础的移动机器人分布式体控制器。这种结构使用一种基于服务的概念，各个服务提供相当的功能，任意组合服务可以获得相应功能的机器人控制器。服务内部基于纵向的层次划分和横向的功能划分，并融合了特定的反应式行为。 本系统的特点是：自主与监控相结合，动作与感知相结合的行为，采用分布式程序的开发方法并且具有相当程度的开放性。在微软的机器人开发仿真平台上对该体系进行了实验仿真，并在新松公司井下救援机器人开发中实现了该系统。

除草机器人机械臂的逆向求解与控制

设计了一种基于机器视觉导航和杂草识别的除草机器人模型,该机器人能沿作物行间自主行走并能准确地识别和"清除"杂草。设计了除草机器人的机械臂除草执行系统,求取了机械臂运动学逆解,用VC++开发了控制程序。试验显示,图像处理算法所需时间少,能够适应户外自然光线在一定范围的变化,机械臂能够平稳动作并精确定位杂草目标。

一种FPGA的嵌入式可重构机器人控制系统

提出一种基于FPGA的可重构嵌入式微处理器控制系统.在FPGA中嵌入两个NiosⅡ软核,用VHDL语言编写用户自定义组件.在一个由NiosⅡ软核组成的处理器上实现PWM信号生成、编码器信号处理以及多电机同步伺服运算等,在另一个处理器实现机器人任务管理.该控制系统针对微小型爬壁机器人的控制系统设计,不仅具有良好的实时多任务处理能力,而且具有可重构的特点,因而可应用于一类微小型机器人控制系统以提高其设计的灵活性.

基于QNX实时系统的行为辅助机器人控制系统

论文设计研制了行为辅助机器人验证平台,以此平台为基础可以针对行为辅助机器人进行力控制研究。针对机器人力控制的实际要求,设计了行为辅助机器人柔性关节结构,辨识了系统参数。基于QNX实时操作系统设计了控制系统软件。机器人控制系统软件主要包括传感器数据采集和控制算法两部分,可以满足柔性关节控制需求。

小型爬壁机器人系统设计与应用

针对一种小型的双足爬壁机器人,设计开发了基于DSP2812处理芯片的控制系统.该机器人系统采用双足真空吸盘式结构和用3个电机驱动5个关节的欠驱动结构.双足真空吸盘式结构使其可以在光滑的墙面和天棚行走,又能够在交接面之间完成跨步行走.而欠驱动结构减少了电机的数目,从而减小了机器人的尺寸和降低了机器人的质量和能量消耗,但它也给机器人的控制和运动规划带来了新的挑战.已完成的系统设计包括运动模式设计、关节控制、通信模块设计和吸盘足控制等.实验结果证明了所提出方案的可行性.

输电线路巡检机器人越障控制研究

介绍了超高压输电线路巡检机器人越障控制方法。根据巡检作业任务的要求,采用遥控与局部自主控制相结合的方法,实现了巡检机器人沿线行走及跨越障碍的功能。采用基于单目摄像头定位和视觉伺服的方法,实现了巡检机器人的自主越障控制。实验结果表明,该机器人可沿线行走并自主跨越障碍,从而验证了控制系统设计的有效性与合理性。

模块化可变形机器人控制系统设计与变形方法研究

介绍了模块化可变形机器人控制系统的整体结构.控制系统的硬件和软件均采用了模块化结构的设计,增强了整个系统的可扩展性和容错性.针对该机器人的机构特点提出了一种新的变形方法———协同变形法.实验验证了控制系统的有效性和协同变形法的优越性.

软件设计模式在移动机器人控制系统中的应用

介绍了软件设计模式的基本概念和主要特点。分析了已有移动机器人平台控制系统的功能需求,阐述了总线模式的结构及实现机制。运用总线模式设计了机器人控制系统,并在QNX平台下使用标准C++完成了该控制系统的实现。设计实现的控制系统结构合理,具有很强的实时性、可靠性和可扩展性。

基于视觉和超声信息的机器人行为控制

随着机器人应用范围的不断扩展,机器人所面临的工作环境也越来越复杂,多数是未知的、动态的和非结构化的。通过对基于行为的机器人控制技术的研究,设计了一种用于完成多目标任务的移动机器人行为控制系统。将基于行为的控制技术融合进模糊控制的思想中,使移动机器人的行为通过运用模糊控制和基于优先度的行为决策来实现,并且通过视觉信息使机器人能够完成面向目标的任务。