基于有限状态机的输电线路巡检机器人自主越障运动控制方法

针对输电线路巡检机器人自主越障运动控制复杂、越障效率低等问题,以一款五臂式巡检机器人为例,通过规划与分析机器人越障动作序列,基于有限状态机理论,提出一种机器人自主越障运动控制方法。通过建立以传感器检测信息为迁移条件的越障运动控制模型,对机器人自主越障运动进行控制;将机器人置于线路环境进行巡检实验。结果表明：该机器人能自主识别并稳定、高效地跨越线路障碍,完成巡检任务,验证了机器人系统的合理性及自主越障运动控制方法的可行性。     

基于ROS的全向移动机器人控制系统的设计与实现

文章基于开源机器人操作系统(ROS)设计了一套低成本、高性能的移动机器人控制系统方案。该方案基于分层控制的理念将移动机器人的控制系统分为应用层、决策与规划层和运动控制执行层,各层次功能明确,层次间低耦合,易于移植和维护。应用层融合了物联网技术解决了移动机器人平台与用户端的通信问题;决策与规划层基于ROS实现机器人的即时定位与地图构建,并根据机器人状态以及用户命令实现机器人室内导航功能;运动控制执行层基于Free RTOS实时操作系统实现对机器人运动状态的实时控制,并采用了三轮全向移动的控制方式,运动方式更加灵活。     

基于ROS的机器人运动控制研究

当前机器人控制研究成本高、效率低下,机器人操作平台ROS(Robot Operation System)开源编程资源丰富,是机器人控制研究的有效工具。为拓展机器人在非结构环境下机器人视觉受限的运动能力,文章基于ROS平台进行了机器人触力觉信息感知的运动控制方法研究。在ROS平台下机器人运动控制命令以消息发布订阅的形式传递,实现机器人在夹持操作后的运动规划控制。搭建机器人平台并进行了相关实验,验证了在ROS平台下与机器人通信并控制其运动的可行性。     

铁路牵引变电所智能巡检机器人的研制

为满足铁路变电所巡检无人化的发展要求,提高检验工作的质量和效率,设计了一种用于变电站室内巡检的机器人。其主要由移动小车、升降总成、操作总成、控制柜四大部分组成。介绍了各个部分的机械结构,对巡检机器人的工作流程进行了描述。该设计实现了机器人整体移动、平台升降、相机拍摄图像和机械手操作开关等功能。建立了坐标系,分析了各个坐标系之间的转换关系,进行了相机的参数标定和手眼标定,计算出机械手到目标点的位移值。测试结果表明:该机器人能够完成对电气控制柜的巡检工作,并能接收远程指令对电气开关进行开合操作。研制的巡检机器人可降低巡检人员的工作强度,提高巡检效率。     

一种基于喷涂机器人的自适应运动控制系统研究与应用

为了能够精确控制喷涂机器人的运动轨迹,运用D-H方法进行逆运动学分析,得到了机器人的导航定位解;通过机器人控制中的量程转换、脉冲数转换、运行位置的校验,进行实时监测与反馈控制,提出了机器人自适应运动控制策略。利用stl语言实现了机器人腰部、肩部、肘部的自适应运动控制,从而实现了机器人的精确运行。将该运动控制系统与微机及触摸屏结合,搭建了喷涂机器人数字化、智能化操作平台。将运动控制系统应用于实际生产,验证了机器人运动控制系统的高效性和稳定性,能够很好地适用于喷涂工作。     

基于超声波传感器的全向移动平台的沿墙控制

针对沿墙自主导航,搭建一种由全向轮、步进电机、超声波传感器以及52单片机组成的全向移动平台,分析了其运动特性。进行了全向移动平台自主沿墙导航系统的硬件设计,提出了一种全动和差动相结合的沿墙控制策略。实验结果证明:该控制策略能有效实现自主精确沿墙导航,为全向移动平台的沿墙导航控制提供了一种方法。     

基于CAN总线的分布式数控系统研究与实现

针对目前实时数控系统的发展现状和存在问题,提出了一种基于CAN总线的运动控制平台,该平台由高性能DSP芯片构成的伺服控制模块和嵌入式计算机模块两部分组成.本文介绍了该运动控制平台的分布式控制策略和构建实时数控系统的方法,介绍了其软硬件结构和系统的具体实现过程.该研究成果广泛应用于机器人、高精度数控机床等运动控制系统.     

基于概率神经网络的全向足球机器人运动系统的故障诊断

全向足球机器人运动系统故障诊断研究对于增强其鲁棒性具有重要意义。在分析全向足球机器人运动系统故障类型的基础上,提出了基于概率神经网络的全向足球机器人运动系统故障诊断方法。在该方法中,采用卡尔曼滤波器实时处理全向足球机器人运动速度的残差信号,并通过概率神经网络对其故障进行诊断。给出的仿真实例证明了该方法的有效性。     

ROS平台下多轴机器人PVT运动控制研究

针对传统机器人控制系统大多面向特定对象,移植性差,代码复用率低,提出采用开源机器人控制系统ROS为平台,研究运动控制实现。通过研究PVT控制模式的规划算法,提出了在开源机器人操作系统ROS平台下建立机器人运动学模型并设计控制结构载入该算法、构建PVT运动控制功能模块以替代传统运动控制器的部分功能。该控制模块具有开源、可扩展、可移植的特点,有效提高控制系统开发效率,节约控制系统的开发成本。该控制方案在工业6自由度串联机器人上得到了验证,表明该方案有效可行,具有良好的稳定性,可代替传统运动控制器。     

基于视觉的移动机器人避障控制系统设计

针对三轮全向移动机器人自主避障行进问题,提出一种以STM32F1处理器为核心的视觉避障控制系统。分析三轮全向移动机器人运动模型,设计避障机器人的硬件控制系统。利用OpenMV OV7725图像模块识别障碍物并获取障碍物位置信息。根据位置信息,采用模糊控制算法控制机器人移动方向,实现自主避障功能。结果表明:利用该系统,三轮全向移动机器人能自主识别并成功避开行进路线中的障碍物。     

三轮全向移动机器人里程计在线校正方法研究

传统里程计校正方法常使用离线校正手段,在地面环境发生改变的情况下,校正效果较差。为解决上述问题,提高机器人定位精度,以三轮全向移动机器人为平台,提出一种结构简单、鲁棒性强的在线里程计校正方法。该方法通过扩展卡尔曼滤波算法处理传感器数据,以得到机器人的实时位姿信息和速度信息,结合三轮全向移动平台的动力学模型,及时修正里程误差。在V-REP中设计仿真实验,实验结果表明:采用所提方法,校正后的里程精度有了极大改善,并克服了离线校正方法受地面环境影响的问题。在已有实际平台上验证了该算法的有效性。     

基于混合控制系统的大部件自动化作业仿真

针对飞机大部件自动化制造过程中离线程序检查方法效率低、运行风险大的问题,基于RobotStudio二次开发构建自动化作业仿真平台作为离线仿真工具。在仿真平台中构建ABB控制器与数控系统的虚拟混合控制系统以及设备物理模型,实现仿真系统结构参数、运动控制参数与实际自动化系统统一。基于C#与RobotStudio API开发大部件位姿计算模块、导轨与机器人运动程序编译模块,实现仿真平台中大部件位姿快速变换与程序自动编译。以飞机外形扫描为应用场景进行试验,结果表明:仿真平台中的导轨、机器人与实际自动化系统运动一致,该平台能够实现结构碰撞检查与程序正确性检查,减少自动化作业前程序检查时间及提高自动化系统的安全性能。     

面向狭小环境检测的柔性机器人运动建模与控制研究

针对传统刚性检测手段因其体积大、自由度低、灵活性差等缺陷,难以适应复杂狭小非结构化环境中的检测需求,且传统组装式连续体机器人存在结构复杂、运动变形差、控制精度低等问题,提出一种面向狭小环境检测应用的柔性一体化连续体机器人,并对其进行运动建模和控制方法研究。在常曲率假设下基于几何分析方法建立机器人的正逆运动学模型,构建其驱动空间、关节空间及操作空间的映射关系,并对其运动特性进行仿真分析。基于蛇形运动机制提出一种柔性连续体机器人运动控制方法,以蛇行运动模型和逆运动学为基础来控制连续体机器人的推送运动。搭建相应的物理样机平台对所建运动模型和所提控制方法进行实验验证,结果表明：所建运动模型能够较为准确地描述柔性检测机器人的弯曲运动特性,所提控制方法实现了机器人的运动控制,且控制效果和控制精度在合理范围内。     

基于DSP的移动机器人运动控制系统

研发了一种移动机器人,该机器人包含双电机驱动的底盘系统和具有2自由度摆臂、2自由度头部的机器人本体;采用DSP芯片为核心控制芯片,实现了移动机器人的运动控制。文中详细讨论了机器人运动控制系统的总体框架结构及软、硬件,研究了所采用的控制方法、软件结构等,重点介绍了运动控制系统的主程序、芯片初始化和端口应用、中断程序,并通过实验证实了所研制的DSP控制的移动机器人能够满足运动控制要求。     

基于OtoStudio平台和PLC的机器人码垛装车控制系统设计

为完成箱式物品的装车任务,采用自主研发的关节式机器人与移动导轨配合的方式,设计了一种基于OtoStudio开放式控制平台和PLC的机器人码垛装车控制系统。该系统采用层次化架构和模块化设计方法,实现车辆位姿测量、装车规划及机器人本体的运动控制。在移动导轨上设置有多个机器人装车工位,对应不同装车区域,PLC控制导轨及物料输送线与机器人配合实现分段装车,PLC与Otostudio之间通过Modbus总线进行通信。这种控制方式扩展了机器人的运动能力,使得系统工作区间覆盖整个装车区域,固定工位分段装车有效避免了机器人频繁移动搬运,提高了装车效率。     

井下巡检机器人浮动式移动底盘设计与分析

为提高巡检机器人行走稳定性及越障性能,解决煤矿井下非结构化和复杂未知环境的安全巡检问题,提出一种浮动式巡检机器人移动底盘的设计方案。阐述巡检机器人浮动式移动底盘的结构设计及工作原理,分析巡检机器人越障过程,推导巡检机器人质心位置,得到越障高度与移动底盘位姿关系。运用ADAMS建立巡检机器人虚拟样机,模拟机器人在井下各种复杂路面行走及越障过程。结果表明：所设计的浮动式移动底盘提高了巡检机器人在井下复杂路面行走的稳定性,使巡检机器人具有平稳运行及良好的越障能力,进一步验证了井下巡检机器人浮动式移动底盘设计的可行性。     

小型移动焊接机器人结构设计

针对狭窄空间自动焊接问题,设计了一种小型移动焊接机器人机构.根据机器人结构的运动特点,运用模块化设计方法,把机器人机构分为轮式移动平台、焊炬调节机构和电弧传感器三部分.其中,轮式移动平台采用三轮式差速驱动结构形式,底部安装一可调磁吸附力装置,且控制器集成于移动平台上;焊炬调节机构由十字滑块和焊炬连接装置组成,十字滑块由两电机分别驱动,实现焊缝水平和高低方向精确跟踪;电弧传感器采用圆锥摆形式,且与焊枪设计成一体,使用方便.同时,建立机器人运动学方程,并对直角焊缝不同的转弯中心进行分析,确定水平滑块的行程参数,为机器人的焊缝跟踪控制提供参考.结果表明,该机器人机构满足弯曲焊缝跟踪要求,焊接质量良好.