无锁存功能脉冲计数器的改进读取方法

在电机伺服控制系统中,需要一个脉冲计数器对电机码盘输出的脉冲进行计数。但是如果脉冲计数器没有数据锁存功能,单片机读出的数值可能不准确,进而影响伺服控制系统的性能。针对没有锁存功能的脉冲计数器,提出了一种改进的读取方法,有效的避免了在读取过程中由于计数器进位或借位造成的读数偏差。

链式可重构机器人单模块结构设计与运动实验

提出了一种新型模块化链式移动机器人机构,它具有可重构、自动变形的特点。单个标准模块主要由中间通孔式连接手臂、履带驱动链传动装置、模块偏转锥齿轮传动装置、模块俯仰链传动装置、连接柄等组成。模块间由偏转关节、连接柄、连接臂和仰俯关节进行连接组合。为提高单个模块的机动性和实现运动自主功能,对标准模块进行了适当改进,单模块机器人采用了履带、轮、臂、腿组合的移动机构,具有三维空间的运动能力。最后对单模块机器人样机在垂直壁障碍、平地支腿、平地转弯、斜坡、楼梯等情况下的运动能力进行了实验,为进一步实现多模块机器人的自重构和环境应用打下了基础。

复合机构移动机器人红外和超声阵列信息处理方法

传感器是移动机器人认识和了解外部环境的重要途径。在导航过程中,移动机器人要对当前环境进行实时感知和快速理解,并加以识别从而准确避开障碍物。论文提出一种适用于复合机构移动机器人的红外阵列和超声阵列传感器信息采集和处理方法。结合笔者研制的“基于复合机构的非结构环境移动机器人”,给出了系统具体的软、硬件的设计和局部路径规划实现方法。实验验证了该方法的可靠性和有效性。

链式可重构模块化机器人变形机理与实现

设计了一种手动可重构、自动变形的新型链式模块化机器人机构,它可以通过结构重构和自动变形来改变自身的构形以适应非结构环境中运动和作业的要求。单个标准模块由模块本体、连接臂和偏置关节等组成。偏置关节避免了变形时模块间的运动干涉,扩大了机器人模块间的相对运动空间。设计了一台三模块变形机器人样机,并对该样机进行了由直线形态、三角形态到并排形态的变形实验,此外还对变形机器人不同构形的运动性能进行了实验分析。

宜人化双臂操作型服务机器人建模、控制和协调

为宜人化双臂操作型服务机器人建立了动力学模型,该模型的特点是独立的机理建模技术结合黑箱技术共同描述出完整的模型;结合建立的模型,提出一种基于NN的自适应鲁棒控制器,并证明了其渐近稳定性.最后,在分析宜人化双臂操作型服务机器人运动特征的基础上,提出一种基于事件的在线协调的策略.

移动探查机器人监督式控制器的设计与实现

本文介绍了一个野外探查机器人监督式控制器的设计与实现,介绍了机器人控制器的三种传统控制方法并比较了其优缺点,论证了在具体的机器人上应用监督式控制的优点,分析和讨论了其软硬件结构和功能,最后对这个具体的项目的控制器设计实现进行了总结和展望。

可重构星球探测机器人的OpenGL仿真实验平台研究

采用基于Visual C++和OpenGL的建模和运动仿真方法,对可重构星球探测机器人系统的三维运动仿真实验平台进行了研究,建立了一个多机器人系统的仿真实验平台。开发的实验平台可用于探索和验证机器人系统的工作原理、工作空间、多机器人协调算法、重构方法、系统集成技术等。在该平台上进行了机器人的运动学仿真和协调运动研究,验证了该仿真平台的有效性和机器人系统体系结构的合理性。

原子力显微镜管式扫描器运动学建模与误差分析

针对样本扫描模式原子力显微镜,对其管式扫描器-样本-探针系统进行了运动学分析,建立了该系统的运动学模型,该模型表明:对于给定原子力显微镜扫描器,样本上与探针接触点的横向和纵向位移取决于探针尖端相对于扫描管轴心的偏置量、所加电压(或名义扫描范围)及样本厚度。据此模型,对由于弯曲运动模式所产生的两种重要误差—交叉耦合误差及扫描范围误差进行了定量分析,分析表明:扫描范围误差主要受样本厚度及名义扫描范围影响,而Z向交叉耦合误差主要受探针偏置量及名义扫描范围影响,实验验证了所建立的运动学模型和误差计算公式的正确性;另外,还提出了相应的减小误差的方法。

具有超媒体人机接口的纳米操作系统

当利用AFM作为纳米操作工具时,由于其缺乏实时的传感器信息反馈,操作完全在盲目的状态下进行,而使纳米操作难于进行。超媒体接口可以解决这个问题,在纳米操作过程中,超媒体接口不但可以为操作者提供实时动态更新的视觉反馈,还可以为操作者提供实时的三维力反馈,与此同时操作者还可以通过该接口直接控制探针的三维运动,实现人机交互式的纳米操作。纳米刻画以及多壁碳纳米管的推动实验验证了系统的效率和有效性。

仿人机器人系统的研究与实现

针对仿人机器人的结构和控制性能的要求,设计开发了机器人的关节控制器,并利用CAN总线把各个关节和力传感器及上位机连接在一起,构成了有效可靠的分布式控制系统;利用无线局域网技术,实现了语音、视频等多媒体信息的传输,构成了仿人机器人完整的控制系统。最后提出了一些设想以提高系统的性能。

可重构星球探测机器人的空间对接研究

提出了以改装后的位置敏感传感器来引导机器人完成自动对接的方法,分析了具体工作原理。对可重构星球探测机器人在运动模式下完成对接的两种姿态进行了比较,分别用一般方法和改进后的规划方法计算出了对接工作空间,比较结果说明,机器人在运动模式下三角边着地有利于完成自动对接。对工作模式机器人在工作空间内的运动进行了静力学分析,分析结果表明,机器人在工作空间内可以自由运动。用VC和OpenGL搭建的平台对空间对接进行了仿真试验,试验结果验证了对接工作空间计算的正确性和完成空间自动对接的可能性。

蛇形机器人的扭转运动研究

通过扭转运动,蛇形机器人能够在粗糙的地面运动,甚至可以翻越一些障碍物。对扭转运动进行了运动学解析,提出了实现扭转运动的简化输入模型。实现了蛇形机器人二维平面内的U形和V形扭转运动,并将扭转运动与其他运动方式结合,实现蛇形机器人的复合运动方式。通过实验验证了所提出的简化模型的有效性。

可重构单体机器人动力学分析与控制

给出了可重构机器人在移动过程中的动力学模型,并提出了相应两种控制方法,即构形调整法和状态调整法。通过仿真试验得到,构形调整法能够在不影响状态的情况下,同时满足机器人运动稳定性和越障性的要求,增强了机器人运动的鲁棒性。

一种7DOF冗余手臂构形的运动学与动力学特性研究

冗余度机构具有高度的灵活性和避障能力,利用冗余自由度可以改善仿人机器人手臂的运动性能。以实现人体手臂的运动特性和操作灵活性为目标,研制了一种7DOF冗余仿人机器人手臂,根据冗余手臂的机构学特点,研究了手臂的运动学和动力学性能,并在工作空间、肘部关节的自运动能力以及手臂自重引起的关节重力矩等方面与其它两种典型的冗余手臂构形进行了比较分析。

基于GPS的蛇形机器人导航方法

将GPS技术应用于蛇形机器人自主运动控制.根据蛇形机器人的基本运动方式, 针对其现有的前进、后退、近似角度转弯等运动特点,提出了一种适用于该种蛇形机器人的自主移动算法,即用蛇头运动的方向近似看作蛇体运动方向.通过仿真验证了该算法的有效性,能够使蛇形机器人自主地到达目标点。