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。

基于神经元群的网络遥操作机器人控制研究

遥操作技术是机器人学中的一个重要研究方向，互联网的出现和快速发展为本地机器人系统和远端操作者之间提供了新的交互媒介。通过网络将操作者智能与机器人局部自主相结合，充分利用操作者与机器人系统间的交互能力，实现远距离、动态非线性环境下的复杂任务操作，极大地拓展了遥操作机器人系统的应用范围，具有广阔的应用前景。但由于网络传输特性产生的随机时延和多通道问题会严重降低遥操作系统的稳定性；环境的复杂性和动态性也会影响系统的操作性能，使得操作者与机器人之间难以实现良好的交互和控制，甚至威胁到机器人自身的安全。针对这一问题，本文在分析了现有的遥操作理论和方法的基础上，采用事件驱动和动态神经元群控制相结合的方法，研究网络遥操作机器人系统的建模和控制问题。通过提高遥操作机器人的局部自主能力，结合学习能力、短期记忆结构和内部表达方式的建立，增强遥操作机器人的环境适应能力。论文的主要研究内容可分为如下三个方面：基于事件和神经元群方法的控制系统整体设计；具有局部自主的神经元群控制器分析与实现；将多层延迟结构引入神经元群模型，给出了动态神经元群控制器设计。具体研究内容概括如下： 1. 论文对遥操作机器人系统发展历程、研究现状，以及在网络遥操作机器人系统研究中所涉及的一些主要方法，存在的问题和已有的解决方案进行了归纳总结和较为全面系统的分析，然后给出本文研究的主要内容和研究所需的一些准备知识。 2. 论述了涵盖三个大脑信息处理特性：选择性、适应性及协同性的神经元群选择理论，详细分析了选择性神经元群网络的结构、功能和算法。建立了基于选择性神经元群网络的遥操作机器人控制模型。在此基础上进行的仿真对比实验，验证了其在学习能力和收敛精度方面，比传统的人工神经网络方法更具优势。 3. 针对网络遥操作机器人系统中存在的随机时延和模型所具有的未知、不确定和非线性特性，造成系统不稳定和操作性能下降等问题，提出采用基于事件和神经元群控制相结合的方式建立系统控制模型。综合考虑两种控制策略的特点，分别设计两端控制器。通过神经元群模型提高本地机器人的局部自主能力，实时跟踪远端的位置和速度信息；结合基于事件控制方法实现切换控制，降低网络随机时延的影响，保证系统稳定性，提高系统操作性能。在此基础上，结合轮式移动足球机器人模型、网络通讯协议和时延数据的分析，进行仿真实验，结果验证了所提控制方法的有效性。 4. 将神经动力学概念引入到网络遥操作系统中，建立一种新的具有分层延迟结构的动态神经元群模型。引入时延单元增加记忆功能，由此导出的模型更适合应用于处理序列数据。动态神经元群模型将事件序列的时变量转化为空间向量表示，进而转化为多维曲线的分类问题。利用这个模型，实现对遥操作机器人系统动态特性参数的辨识和远端操作者意图的分析预测，并进行了全局渐近稳定性和同步状态分析。通过这种方式克服网络随机时延的影响，保证系统的稳定性和操作性能。针对轮式移动足球机器人进行了仿真实验研究。最后，本文分别利用了基于MATLAB和MSVisual C++开发的仿真平台，验证了以上方法的有效性和控制器的性能。本文所作的理论分析工作及仿真实验，验证了基于事件和神经元群方法实现对网络遥操作机器人控制的有效性。

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。

基于Agent的机器人新型控制器模型研究

进行了基于Agent的机器人新型控制器模型研究 ,在指出传统机器人控制器的缺陷基础上首先介绍了机器人控制器适应先进制造要求的发展方向 ,在此基础上详细介绍了提出的基于Agent的机器人新型控制器模型 ,对于开发未来的开放化机器人控制器具有重要的指导意义。

点焊机器人系统通信接口分析与设计

本文叙述了点焊机器人控制系统与焊接控制系统之间的通讯信号的约定关系，叙述了系统的工作时序．并提出了一种通信接口线路

海洋机器人变参数大时延控制系统补偿方法的研究

本文提出一种变参数大时延系统的补偿方法，具有传输滞后系统的幅相频率特性和时域特性，流体动力学变参数的修正方法和具有传输滞后和零阶保持器滞后的补偿仿真。

机器人及机器人学中的控制问题

机器人已成为进一步实现制造业、非制造业、军事活动以至家庭服务自动化的重要工具.机器人学则是更综合地研究如何使机器或系统具有“思想、感知或动作功能的一门交叉性新学科”.机器人的发展是波浪式的,经历了多次的曲折.目前工业机器人中除装配机器人外,其他点焊、弧焊、喷漆及搬运机器人,由于应用范围限制,以及工业生产装备更新速度和投资规模的影响,市场日趋饱和.以美国为例.制造商订单1984年达到高峰6046台.至1986年下降至5713台,不过对机器人未来市场大都持乐观态度.但进一步开拓市场.有待于推出适用于各种环境作业的各式各样的机器人.日本东京大学教授认为机器人当前处于又一次高潮的前夜(Nightmare),正是需要大力加强研究开发的时期.我国正在着手建立工业机器人产业,这一情况值得我们注意.本文着重从研究角度来介绍当前机器人及机器人学中的控制问题的现状及主要问题.

角速率陀螺在海洋机器人“海人1号”航向控制中的应用

本文给出“海人1号”航向控制的流体动力学模型、航向控制系统结构,海上实验记录以及角速率陀螺作用原理和分析。这将对从事海洋机器人控制系统的设计研究,有一定的考参值价。

Dynamically Stable Legged Locomotion (September 1985-Septembers1989)

This report documents our work in exploring active balance for dynamic legged systems for the period from September 1985 through September 1989. The purpose of this research is to build a foundation of knowledge that can lead both to the construction of useful legged vehicles and to a better understanding of animal locomotion. In this report we focus on the control of biped locomotion, the use of terrain footholds, running at high speed, biped gymnastics, symmetry in running, and the mechanical design of articulated legs.

Tools and Environments for Networked Electronic Performance

A collection of software and hardware tools and environments that facilitate collective networked performance between electronic musicians. Tools include 'Chat Monkey', a live chat tool for performance, 'DMA Sequencing', a step sequencer using open sound control messaging and multi nodal control, 'tutti, duet, trio, solo, quartet', an ensemble management environment, and 'Por Larrañaga', a cigar box based electro-acoustic instrument with embedded sensors and controllers. Notable performances: w/BLISS, NCAD, Dublin, 1 March 2015; w/BLISS, NI Science Festival, Belfast, 21 Feb 2015

University of Southampton Module Evaluation Form

This is the full Module Evaluation Form adopted by the University of Southampton. The latest editable file can be downloaded from the Learning and Teaching Enhancement Unit (LATEU) of the University. Included in this resource is the online version of the form for use in Blackboard, WebCT and other virtual learning environments. If you are using Blackboard, you are advised to use Internet Explorer version 6 or higher. Save the Blackboard zip archive to a local drive. Do not rename the file name. Go to the destination course area in Blackboard, open the "Control Panel" and then start the "Survey Manager" (in the "Assessment" group). Use the "Import" command to upload the zip archive. Once this is completed, rename the evaluation form which can then be added to any content area within the course using the dropdown "Add Survey" command.

Hardware development of the Yorick series of active vision systems

This paper presents a review of the design and development of the Yorick series of active stereo camera platforms and their integration into real-time closed loop active vision systems, whose applications span surveillance, navigation of autonomously guided vehicles (AGVs), and inspection tasks for teleoperation, including immersive visual telepresence. The mechatronic approach adopted for the design of the first system, including head/eye platform, local controller, vision engine, gaze controller and system integration, proved to be very successful. The design team comprised researchers with experience in parallel computing, robot control, mechanical design and machine vision. The success of the project has generated sufficient interest to sanction a number of revisions of the original head design, including the design of a lightweight compact head for use on a robot arm, and the further development of a robot head to look specifically at increasing visual resolution for visual telepresence. The controller and vision processing engines have also been upgraded, to include the control of robot heads on mobile platforms and control of vergence through tracking of an operator's eye movement. This paper details the hardware development of the different active vision/telepresence systems.

An enhanced model for small-signal analysis of the phase-shifted full-bridge converter

This paper presents an in-depth critical discussion and derivation of a detailed small-signal analysis of the Phase-Shifted Full-Bridge (PSFB) converter. Circuit parasitics, resonant inductance and transformer turns ratio have all been taken into account in the evaluation of this topology’s open-loop control-to-output, line-to-output and load-to-output transfer functions. Accordingly, the significant impact of losses and resonant inductance on the converter’s transfer functions is highlighted. The enhanced dynamic model proposed in this paper enables the correct design of the converter compensator, including the effect of parasitics on the dynamic behavior of the PSFB converter. Detailed experimental results for a real-life 36V-to-14V/10A PSFB industrial application show excellent agreement with the predictions from the model proposed herein.1

In Vivo Comparison of Hard Tissue Regeneration with Human Mesenchymal Stem Cells Processed with Either the FICOLL Method or the BMAC Method

Objective: To compare new bone formation in maxillary sinus augmentation procedures using biomaterial associated with mesenchymal stem cells (MSCs) separated by two different isolation methods. Background: In regenerative medicine open cell concentration systems are only allowed for clinical application under good manufacturing practice conditions. Methods: Mononuclear cells, including MSCs, were concentrated with either the synthetic poylsaccharid (FICOLL) method (classic open system-control group, n = 6 sinus) or the bone marrow aspirate concentrate (BMAC) method (closed system-test group, n = 12 sinus) and transplanted in combination with biomaterial. A sample of the cells was characterized by their ability to differentiate. After 4.1 months (SD +/- 1.0) bone biopsies were obtained and analyzed. Results: The new bone formation in the BMAC group was 19.9% (90% confidence interval [CI], 10.9-29), and in the FICOLL group was 15.5% (90% CI, 8.6-22.4). The 4.4% difference was not significant (90% CI, -4.6-13.5; p = 0.39). MSCs could be differentiated into osteogenic, chondrogenic, and adipogenic lineages. Conclusion: MSCs harvested from bone marrow aspirate in combination with bovine bone matrix particles can form lamellar bone and provide a reliable base for dental implants. The closed BMAC system is suited to substitute the open FICOLL system in bone regeneration procedures.