可重构星球探测机器人控制系统的设计与实现

介绍了一种新型可重构星球探测机器人系统.基于这种机器人功能和结构的分解特点,设计了模块化控制系统,使用CAN总线技术作为模块间主要通讯方式.提出了控制原理和集中式控制算法,有效地实现了一台子机器人在不同模式状态下自主运动和操作的控制,并通过原理样机实验验证了这套控制系统的可行性.

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。

基于CAN的仿人机器人控制器的设计与实现

本文针对仿人机器人的结构和控制性能的要求,设计并实现了基于CAN的关节控制器,并利用CAN把各个关节和力传感器及上位机连接在一起,构成了有效可靠的控制系统。主要包括仿人机器人的总体结构、控制器的硬件与软件的设计实现、控制系统的拓扑结构等,并提出了一些设想以提高系统的性能。

轮式移动宜人机器人技术研究

轮式移动宜人机器人项目研究的主要目的是开发自主式仿人机器人样机 ,探索先进的机器人理论和技术。轮式移动宜人机器人由正交轮式移动平台、腰部、躯干及头部和双臂组成 ,共 2 1个自由度。整体结构包括 :电源系统、机械系统、控制系统和传感系统。电源系统采用车载电池供电。机械系统包括变刚度结构 ,提高了机器人与人交互作业的安全性。控制系统分为中央协调层和执行层结构。传感系统主要实现关节位置检测、姿态检测、力检测和视觉。文章讨论了此机器人的研究进展。

具有实时性保障的INTERNET机器人控制系统设计方法

本文提出了一种具有实时性、可靠性保障的INTERNET网络机器人控制系统的设计方法。基于该方法设计的网络实时控制系统能够满足机器人实时、高效、灵活的技术特点。该方法的核心为基于UDP传输协议的网络数据补偿算法,通过对网络传输过程中丢失的数据进行实时在线补偿预测,降低了网络数据的丢失对系统的影响。实验结果证明该方法的有效性、合理性。

用JAVA开发的机器人遥操作系统

基于WEB服务器的机器人控制把传统机器人控制技术和最近数十年兴起的INTERNET技术结合到了一起。由于现在INTERNET技术的普及,这种技术结合消除了传统机器人在普通大众前的神秘感,使机器人的应用层次达到了普通百姓的认识层次。文章着重介绍了如何用Java语言开发遥操作系统。在设计该技术时充分考虑了机器人控制的实用性以及所采用的各种INTERNET通讯技术以满足传统机器人的控制要求。

基于IP QoS技术的网络机器人遥操作研究

针对基于 Internet机器人遥操作中存在的问题 ,结合 Internet网络技术的最新发展 ,借助 IP Qo S技术的特点和优势 ,本文研究并设计了基于集成业务体系结构的网络机器人遥操作系统 .通过分析 IP Qo S技术和机器人遥操作技术相互结合的可行性与合理性 ,表明该系统能够克服目前在 Internet遥操作过程中存在的问题并可在未来支持 IP Qo S技术的 Internet中发挥作用 .本文提出了该系统的设计原型及实现方法 .

蛇形机器人控制系统的设计与实现

以蛇为模型的蛇形机器人的研究 ,扩大了机器人的应用领域 .本文基于CAN总线技术完成了蛇形机器人控制系统的设计及研制 ,有效地实现了机器人的运动控制 .在此基础上完成了蛇形机器人的集中式控制和分布式控制方式 .

三柔索吊床机构设计与运动学分析

研制了一种有重力约束的三索控制的柔索吊床机构来模拟船体海面上的运动。为了解三柔索吊床机构的运动特性 ,对其进行了运动学建模与仿真。仿真结果表明 ,台面倾角在 0°～ 30 0°变化时 ,台面不碰撞立柱 ,且柔索伸缩长度与台面倾斜角度接近于线性变化。本文所做的工作对吊床平台避免撞击立柱、缩小吊床立柱布置空间、提高空间利用率 ,以及为吊床的运动控制提供了理论依据

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。单片机根据脉冲的个数和电机旋转方向计算出电机的转角,进而实现对电机的伺服控制。如果脉冲计数器没有数据锁存功能,且单片机读取数值时,脉冲计数器恰好发生了进位或者借位,则读取的数值可能不准确,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,有效地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。

链式可变形模块化机器人控制系统研究

随着机器人技术的不断发展，机器人的能力不断提高，其应用的领域和范围正在不断扩展。各式各样的机器人正逐步走入各行各业和社会的各个领域，并在其中发挥着越来越重要的作用，特别是在科学考察、军事侦察、灾难救援等对人类来讲极度危险的领域。它所具有的优势越来越受到世界各国普遍关注和重视，日益成为各国的战略必争装备和竞争核心技术。 应用于危险环境的机器人在作业时往往面对极为复杂的非结构环境。传统的机器人受其自身的机械结构限制，一般不能够适应这种多变的地形。具有改变自身构形能力的机器人的出现，解决了这一问题。国外自80年代开始研究可重构机器人。可重构机器人一般是由多个模块组成，通过模块的数量以及相对位置的变化，使机器人形成新的构形。由于这种机器人在变形时要消耗大量的时间，同时需要计算能力较强的控制单元，因此很难应用于实际作业。 本文叙述了灾难救援机器人的研究和发展现状，并提出了一种新颖的用于灾难救援和军事侦察的可变形机器人。该机器人由三模块组成，通过模块间的关节运动改变自身构形。三模块可变形机器人采用了基于CAN总线的集中式控制系统。本文在论述了机器人控制系统的硬件平台构建后，给出了基于此硬件平台的软件实现。 本文在对三模块可变形机器人的变形机理进行分析和计算的基础上，提出了“协同变形法”改善了机器人的变形过程，使其更为合理。通过协同变形实验验证了改进后变形方法的合理性和优越性；通过转弯实验验证了可变形机器人的机动性能；通过整体变形实验和通过性实验验证了控制系统的可行性以及机器人极强的通过能力。变形机器人基于该控制系统能够完成前进、后退、转向以及变形等运动，运动平滑，系统响应迅速。最后，本文对可变形机器人的发展和后继研究工作进行了展望。

基于网络的家庭服务机器人控制系统的研究

随着社会的进步和发展，人们不断追求舒适和安逸的生活，不愿意从事一些枯燥甚至不安全的工作，因此，能够代替人类完成简单工作并可以与人进行沟通的家庭服务机器人越来越受到人们的青睐，有着非常好的应用前景。 家庭服务机器人服务的对象是普通人群，不仅需要为用户提供一种友好、自然的人机交互手段，更为重要的是需要为不同位置、不同环境的人们提供所需求的服务。因此，本文研究的重点在于通过网络和机器人技术开发能够满足人们目前生活要求的基于网络的机器人控制系统。 本文以新松机器人股份有限公司的“家庭服务机器人项目”为背景，在对传统的机器人网络控制技术分析的基础上，主要从控制和视频两大部分展开研究。在控制部分，如何既能实现机器人的网络控制又能实现本地控制是本部分的主要研究内容。为此，本文采用模块化设计思想，分别对客户端模块、服务器端模块、机器人控制端模块进行了详细分析与设计，并且采用JNI（Java Native Interface）技术解决了不同语言的接口问题。针对如何实现代码的复用性以及扩展性问题上，本文提出了一种Applet-Servlet-Win32DLL-MFCDLL（Dynamic Link Library）模式的新型控制架构，实现了机器人的网络控制和本地控制。在视频部分，如何实现视频图像的实时传输是视频方面研究的重点。本文采用JMF（Java Media Frame）技术及RTP（Real Transport Protocol）/RTCP（Real Transport Control Protocol）协议，分别从视频发送模块、视频接收与播放模块进行了设计，达到了很好的实时效果。并且采用双缓冲、多线程技术解决了视频传输过程存在的闪烁、抖动等问题，通过实验验证了该方法的有效性。 最后，本文对机器人网络控制系统进行了实验验证，运行效果良好，并且在对本课题研究的基础上，对网络时延进行了分析及实验测试，简要分析了解决方案。

危险作业机器人控制系统的研究

随着科学技术的发展，移动机器人被寄予越来越高的期望，要求其具有更高的机动性、更强的环境适应及感知能力和快速反应能力。因此，研究高效的移动机构和高性能控制系统成为排爆、消防等各种地面遥操作危险作业移动机器人的共同课题。 本论文以中国科学院沈阳自动化研究所自行研发的“灵豹”反恐防暴机器人和子母消防搜救机器人(在研)为平台，对危险作业机器人的控制系统进行了较为系统的研究。 “灵豹”机器人采用轮-腿-履带复合移动机构。其轮式移动采用三轮机构，两前主动轮单独驱动，差速完成转向，后轮为万向从动脚轮，配合前轮转向，车体转向半径可实现从零到无限大。其控制系统以嵌入式控制器为核心，采用模块化方法设计构建，保证了系统体积紧凑、实时性好和可靠性高等的应用要求。 作为智能控制技术的一种，模糊控制可以对那些数学模型难以求取或无法求取的对象进行有效控制。用基于PC的可编程控制器实现模糊控制，关键在于前期处理和软件编程，因为必须充分考虑执行速度。针对实际的非完整约束三轮式移动机器人运动方向可控性差，PID控制器参数难以实现全局整定的问题，利用模糊控制器实现运动轨迹控制。 单纯用电子罗盘测量航向角作为模糊控制器输入，环境适应性较差，本文提出一种结合脚轮偏转角和罗盘航向角计算机器人角速度和航向角的算法。试验结果表明，设计的控制器能对机器人进行有效航向跟踪，能迅速缩小航向偏差，机器人转向灵活可控，且没有大的航向偏转角速度，提高了系统适应性和运动稳定性。 子母消防搜救机器人主要用于火场侦查搜救，分为子机器人和母机器人，既可单独执行任务，又可协作搜救。机器人体积小，内部空间极其有限，要求控制系统有较高的集成度，还要能耐高温、通讯可靠。火场环境一般比较复杂，尤其是在地下建筑，通讯不畅将严重影响消防搜救机器人深入到火场深处侦查。为充分保障通讯链路畅通，设计了子母机控制系统，母机和子机可互为通讯中继，有效减少通讯死角，扩大搜索范围。系统采用基于多载波调制技术的影音传输系统作为图像及语音信号的主要通信链路，采用数字电台传输指令数据。设计的通讯系统实时性好，抗干扰能力和绕射能力强。