基于DXF文件的工业机器人离线编程系统研究

分析当前工业机器人在线编程和离线编程存在的缺点,针对自主研发工业机器人的需求,设计工业机器人离线编程系统,实现了工业机器人通过CAD图纸就能够完成相应的加工,并在自主研发的工业机器人上稳定运行,具有一定的实用价值.     

校园送餐机器人控制系统的设计

设计了一种以STC89C52单片机为控制核心的全自动校园送餐机器人。机器人系统由通过吸盘式直流牵引电磁铁连接的自主行走单元和外卖箱单元组成。自主行走单元系统采用PWM调控机器人的速度,安装在机器人底盘上的新型集成红外传感器DRS3100对道路及路线上的障碍物进行检测,并将检测到的信号传输给STC89C52,来控制机器人左右电机的运转,从而调整运行方向或停止。应用运动函数控制机器人的动作完成全自动化送餐。     

经济型多功能管道机器人控制系统的研制

针对经济型多功能管道机器人的工作特点,研制了机器人的控制系统。该系统采用分级控制方式,以C8051F单片机作为其核心控制器,完成了数据采集模块、电源模块、远程监控模块等硬件电路的设计及上位机监控系统的开发,实现了机器人的自主控制及管外监控。经试验证明,该系统运行稳定,为管道机器人的后续开发提供了开放式控制平台。     

自适应管道机器人驱动系统设计

通过对自适应管道机器人驱动系统的总体构架进行分析,详细介绍了驱动系统的弹簧预紧变径机构、三轴差速机构、行走驱动机构和辅助支撑机构的设计。使得所设计的管道机器人具备管径自适应特性和自主差速特性,并可根据弯道内部环境自主改变各驱动轮的速比关系,顺利通过弯管和尺寸不规则的管道。     

主动嗅觉轮式移动机器人的系统设计及定位方法研究

在分析研究嗅觉定位理论原理的基础上,结合移动机器人技术,设计出一种能够自主完成气源定位的轮式机器人系统。该机器人系统是以Freescale半导体公司生产的16位MCU(MC9S12XDT512)为核心控制器,采用气体传感器阵列作为路径识别单元,结合轮式移动平台,配合Z字型控制搜索算法对轮式机器人进行控制完成了气体定位。在实验室现场测试中,以15 m作为起始距离,经过10次实验,误差小于5%,实现了气源定位的功能。在机器人行走机构设计上、实验方案的制定上进一步优化,则可有效地减小误差。     

六足蜘蛛爬行机器人系统组成和越障性能分析

针对环境探测中对信息实时获取和机器人优越性能的需求,介绍了所设计的六足蜘蛛爬行机器人的系统组成及对越障性能的分析计算。机器人由6条机械腿和机器人主体构成,以Stm32f407芯片为主控制器,并使用PID算法来控制整个机器人保持平衡,通过图像采集系统完成对操作指令的实时反应。基于重心超越学,通过理论研究、质心分析和数值计算对机器人的越障能力进行分析,得出机器人攀爬楼梯最大高度及跨越横沟最大宽度的关系式。研究为爬行机器人的设计提供了进一步依据。     

履带式机器人运动平台控制系统的设计

针对传统的履带机器人运动平台,设计了一套履带机器人运动控制系统。以Freescale公司的MC9S12DG128为核心控制器件,通过超声波和红外传感器实现避障,自主选择最佳行走路线。履带机器人本身通过两个步进电机控制机器人的前进、后退、左转、右转等运动,通过测速模块实现速度的控制。所设计控制系统能够控制履带机器人灵活运动,为其现实应用提供理论基础。     

陕西成功研制植保空中机器人可垂直起降自主导航

正西安阎良航空基地入区企业——天翼航空科技有限公司自主研发的"植保空中机器人"在陕西、四川、贵州、新疆、内蒙古等多个省区投入使用。"植保空中机器人"是多轴农业植保无人机中的佼佼者,"植保空中机器人"轴距长1.5米,机重8公斤,搭载了GPS系统及自主开发的应用程序,采用垂直起降、自主导航的无人飞行器系统,以及软硬件相结合的智能化设计。轻触遥控器控制智能无人机,在10分钟内就能完成20     

一种分布式集群机器人链式成型方法

针对复杂非结构环境下作业任务对机器人的多功能性、柔性化等特殊需求,以分布式、大规模晶格式集群机器人的局部交互与自主协作为基础,提出了一种机器人系统随任务柔性变形的新成型方法。遵循"分层剥离、分层填补、迭代循环"的分层成型策略,将群体系统的全局行为转化为当前构型体外层个体的局部行为,从而使得大规模集群机器人的自主、有序成型成为可能。在分层成型策略指导下,设计了一种融运动链规划与执行为一体的集群机器人链式成型方法:依据"分层剥离"策略,通过边缘层内机器人个体之间的局部交互和协作,系统自主涌现出一条包含优先移动个体集的运动链,有效解决了群体成型过程中的"谁先走"问题;依据"分层填补"策略,通过个体成型规则引导运动链内个体沿构型体边缘有序地填充至待填补区域,解决了群体成型过程中的"怎么走"和"到哪里"问题。最后,设计并完成了一种晶格式、全向移动机器人本体模型和硬件实物,通过4类典型目标构型、数量多达169台机器人验证了集群机器人链式成型方法在通用性、可扩展性方面的有效性。这种"一套粒子、机机共融、一机多能"的新成型方式,可以实现通过"软编程"方式操控一群机器人自主、有序地完成给定二维目标构型任务的个性化定制。     

吸尘机器人视觉系统设计

在分析了国内外自主吸尘机器人研究现状的基础上,设计了一种应用于自主吸尘机器人的视觉图像采集与处理系统。首先分析了系统结构,并对系统中TMS320C6713DSP和CMOS图像传感器的应用进行了介绍,然后详细分析了图像采集控制部分。试验结果表明,系统符合自主吸尘机器人视觉的要求,同时也可供其他机器人视觉系统参考。     

基于模块化控制的配电终端智能调试机器人控制系统

提出了基于模块化控制设计一种配电终端智能调试机器人控制系统。首先，采用通信模块与数据采集模块获得智能调试机器人的数据信息，通过传感器等设备将数据传输给主控制模块；然后，汇总相关数据信息，并在主控模块下达指令对配电终端智能调试机器人进行控制；最后，通过模块化使机器人控制系统实现动态避障与最短路径规划。实验结果表明，该系统实际调试配电终端时能够平滑稳定的控制机械手完成调试工作，同时具有良好的避障效果，配电终端调试效率高。     

基于激光SLAM技术的电力巡检机器人交互控制

提出基于激光SLAM技术的电力巡检机器人交互控制方法,利用激光SLAM技术在地图模型、运动学模型、里程计观测模型以及多传感器观测模型的基础上绘制机器人的巡检地图,通过Dijkstra算法根据巡检地图获得最短巡检路径,并采用DWA滑动窗口法对选取的巡检路径进行评分,选择评分最高的路径作为机器人的巡检路径,完成电力巡检机器人的交互控制。实验结果表明,所提方法的避障效果好、路径规划效果好、控制精度高。     

Autonomous mobile robot navigation system designed in dynamic environment based on transferable belief model

This paper investigates the possibility of using transferable belief model (TBM) as a promising alternative for the problem of path planning of nonholonomic mobile robot equipped with ultrasonic sensors in an unknown dynamic environment, where the workspace is cluttered with static obstacles and moving obstacles. The concept of the transferable belief model is introduced and used to design a fusion of ultrasonic sensor data. A new strategy for path planning of mobile robot is proposed based on transferable belief model. The robot’s path is controlled using proposed navigation strategy that depends on navigation parameters which is modified by TBM pignistic belief value. These parameters are tuned in real time to adjust the path of the robot. A major advantage of the proposed method is that, with detection of the robot’s trapped state by ultrasonic sensor, the navigation law can determine which obstacle is dynamic or static without any previous knowledge, and then select the relevant obstacles for corresponding robot avoidance motion. Simulation is used to illustrate collision detection and path planning.     

变电站轮式巡检机器人机械臂避障路径规划方法

变电站工作环境特殊且复杂,为保证巡检机器人在执行巡检任务的同时,能更好、更安全地进行作业,提出面向轮式巡检机器人的机械臂避障路径规划方法。利用八叉树结构建模技术,架构巡检机器人工作环境的三维模型与环境更新模型。确定机械臂与环境关系,建立机械臂运动学模型,根据末端执行器位姿的已知与未知情况,完成运动学模型的正解与反解计算。基于关节位姿的三维坐标,设定机械臂连杆不碰撞障碍物为必要条件,依据六次多项函数式解得的关节角速度与角加速度连续轨迹,通过更改非固定参数值,调整机械臂的移动轨迹,最后,利用贝塞尔曲线平滑处理路径。仿真试验结果表明,所提方法路径精度更优越,避障效果更理想,符合变电站巡检的实时性需求。     

基于时间栅格法和最优搜索的电网巡检机器人避障路径规划方法

针对电网巡检机器人存在避障能力低下和路径规划不合理的问题,研究基于时间栅格法和最优搜索的电网巡检机器人避障路径规划方法.利用时间栅格法标识工作空间内障碍物,构建机器人电网巡检环境信息,通过最优搜索避障路径算法,全局规划机器人到达目标点的路径,结合改进势场法,通过调整斥力和引力势函数,计算合力实现机器人的局部避障及避障路径规划,形成全局和局部相结合的避障方法.试验结果表明,躲避静态障碍物和动态障碍物的平均躲避成功率分别为 ９８．３７％ 和 ９６． １２％ ,避障路径规划平均耗时为 １.５６ s ,具备快速、高效、精准的避障及路径规划能力,可提升机器人的动静态障碍物避障能力和路径规划效率.     

基于姿态的轨道焊接机器人智能越障控制方法

为了机器人能更好地完成轨道焊接任务,减少障碍物对工作的影响,提出了基于姿态的轨道焊接机器人智能越障控制方法。分析越障时机器人姿态稳定性,判定机身质心位置,明确焊接臂角度和碰触点,估算出姿态支持点位置,同时将实时运动数据传输到受力锥模型中,计算最小偏移势能推测越障倾翻方向,得出最佳稳定锥。初始化蚁群遗传算法、设定主程序,迭代出全局越障路径;考虑到户外工作环境存在路径规划阻力,结合卡尔曼滤波的状态转移矩阵,减少误差完成智能越障控制。仿真实验表明,所提方法在恶劣路况下也能实现精准越障,且可以智能调节姿态,使机器人恢复稳定。     

小型轮履腿复合式机器人设计及运动特性分析

针对在室内外环境下对小型移动机器人的运动要求,综合轮式、履带式和腿式运动机构的优点,研制开发了一种多运动模式的小型轮履腿复合式移动机器人。该机器人可以进行轮式高速运动、履带或腿式越障等多种模式的运动。对其运动特性、越障性能、自动复位功能进行了详细的分析。采用的嵌入式控制系统保证了机器人功耗低、可靠性好、实时性高的控制要求。试验表明,这种移动机器人运动灵活,具有很好的环境适应性和较高的越障能力。     

动态环境下移动机器人路径规划的改进蚁群算法

研究动态环境下移动机器人路径规划问题,采用栅格法对机器人工作空间进行建模,在使用蚁群算法进行全局路径搜索过程中引入人工势场的概念,使蚂蚁对最优路径更加敏感;机器人针对动态环境中可能出现的不同类型障碍物分别执行不同的避障策略;同时提出一种最优路径预测模型用于预测在避障过程中是否出现新的最优路径。算法结合人工势场法和蚁群算法的特点,将全局路径规划与局部路径规划相融合以提高路径搜索的效率。仿真结果验证了该算法的有效性。     

机器人平滑抓取移动物体的运动规划方法

结合机器视觉和运动规划方法,对动态环境中移动物体的平滑抓取进行了研究。设计了一种运动物体跟踪算法,能够实现无障碍环境下移动物体的平滑抓取;针对环境中存在动态障碍物的情况,设计了一种基于排斥矢量的动态避障算法,与运动物体跟踪算法相结合,实现了机器人先避障后平滑抓取;基于机器人操作系统（Robot operating system,ROS）框架,在5自由度的KUKA Youbot机械臂平台上实现了无障碍环境下对传送带上物体的平滑抓取,以及动态障碍物环境中的平滑抓取,试验结果验证了所设计算法的优越性。     

基于Floyd算法的移动机器人最短路径规划研究

最短路径规划是一种点对点的路径规划方式,移动机器人最短路径规划研究即是实现始点和终点间最短路径规划问题的研究.首先采用栅格地图的方式对移动机器人工作环境建模,在建模的基础上,以垂线法方式选择移动机器人路径中的关键节点,确定关键节点的位置和权值关系,并根据所选节点,基于Floyd算法进行移动机器人的最短路径规划,以及对规划的路径算法进行简化改进,通过实验证明,改进的Floyd算法能实现移动机器人路径的最短和用时的相对减少.