仿人型机器人控制系统设计的几个问题

仿人型机器人具有自由度数量多,机器人本体机械结构复杂的特点,是目前服务类机器人的主要研究机型。为了解决仿人型机器人走步时多路舵机的控制问题,同时解决多路舵机同时工作时,供电电压被拉低而造成的舵机抖舵问题,本文提出了一种基于STM32单片机的解决方案,实现对16路舵机的实时控制。在单片机的I/O口设计光耦隔离电路,消除舵机抖动。本方案性价比高,可同时驱动16路舵机。     

本期摘要

舵机控制步行机器人系统设计 首先设计了两足步行机器人的本体结构,并选择舵机作为驱动源。然后．基于广义坐标对该机器人进行了运动学建模,该方法运算简便直观易懂。重点讨论了动态步行的算法设计,详细分析了基于零力矩点的仿人机器人动态步行运动规划方法。结合机器人的几何约束和运动约束．推导机器人参数化步态设计的推导公式,机器人步态的参数化设计大大方便了机器人的运动学和动力学分析。     

基于CAN总线的仿人机器人关节伺服控制系统研究

本文针对仿人机器人的结构和控制性能要求，结合清华大学THBIP-I型仿人机器 人样机研制，研究提出了基于CAN总线的仿人机器人关节伺服分级控制体系结构．文中详细 描述了系统的总体结构方案、位置控制卡的结构原理、通讯协议和控制算法，以及系统在TH BIP-I仿人机器人样机上的技术实现，并在控制实验有效性验证的基础上，提出了进一步完 善发展的思路．     

仿人机器人的步态行走设计与实现

迈进高速发展的智能时代，医疗、工业等领域对智能化产品需求越来越高，仿人机器人即是现代科技快速发展的高度智能产物之一。仿人机器人的步态行走设计采用STM32F103RBT6单片机作为主控芯片，系统包含六个舵机、开源舵机控制器、电源电路等，可分别进行上位机在线和脱机调试，实现直立行走、转弯、翻滚动作，动作流畅、运行稳定。     

基于脉宽差控制算法的双足竞步机器人设计

双足型机器人由于在工业应用和服务行业中有广泛的应用前景,因此具有非常重要的研究价值。本文设计了一个采用普通单片机构成的机器人控制方案,选用STC89C52型单片机作为机器人舵机控制板的主芯片,采用辉盛MG996通用型舵机作为机器人的关节驱动电机,使用Siemens公司的UG结构模型建模软件进行机器人结构零件设计,在实验室手工加工了全部机器人零件。     

基于Kinect的仿人机器人控制系统

为实现对具有16个自由度仿人机器人的姿态控制,采用Kinect传感器对人体姿态的坐标数据进行采集,根据坐标信息利用Processing软件开发基于SimpleOpenNI库的上位机软件,建立人体关节模型,并利用空间向量法对仿人机器人的步态规划以及重心控制算法分析,解析各关节的转动角度,经由无线WiFi模块向仿人机器人发送指令以控制舵机的运动,最终实现对机器人的控制,搭建了基于Kinect传感器的测试平台.测试结果表明:仿人机器人上肢在运动范围内无死角,通过对重心的控制,下肢可实现简单的步行,符合预期效果.     

仿人型机器人动态步行控制方法

本文介绍了仿人型机器人动态步行的一些基本问题和相关概念．从信息和控制的 角度对近年来仿人型机器人动态步行研究中出现的步态规划和姿态控制方法进行了分析,并 指出了它们的特点．提出了先进仿人型机器人实现过程中值得进一步研究的问题．     

基于现场总线的仿人型机器人控制系统

文章介绍了先进仿人型机器人的控制系统结构,分析了其中分布式控制系统的一些特点,提出了一种基于现场总线的无缆仿人型机器人控制系统,从而较好地解决了控制系统性能与自载特性之间的矛盾。     

从两足机器人到仿人型机器人的研究历史及其问题

本文介绍了从两足机器人发展到仿人型机器人的历 史,分析了在自由度、能量最优和碰撞研究的一些研究现状和前景,并对仿人型机器人与两 足机器人在运动特性上有所不同提出了一些问题．     

BHR-3型仿人机器人设计

本文系统介绍BHR-3型仿人机器人,包括系统构成,机器人的控制系统设计、步行规划设计等,通过实验验证设计方法的有效性。广东科学中心展出该机器人,是国内第一家使用完全自主知识产权的高端仿人机器人进行科技展示的单位。展示验证了BHR-3系统的可靠性和仿人机器人进行科技展示的可行性。     

基于多超声波传感器避障机器人小车的设计

本文介绍了采用多超声波传感器的避障小车的设计与实现.通过多个超声波发送脉冲检测与障碍物间的距离,控制方向舵机进行转向,实现小车的避障功能.小车采用前轮舵机转向,后轮H桥驱动电路和齿轮减速驱动的方式,以Arduino Mega ADK控制板作为控制核心,进行了软硬件系统的设计,搭建出自动避障小车平台,取得了良好的实验效果.     

四足机器人的设计制作与实现

随着科技的不断进步和计算机技术的快速发展,机器人技术越来越受到人们的普遍关注,并在众多领域得到了广泛应用。本文基于仿生学原理,以atmel单片机为控制器的核心,舵机作为驱动元件,通过keil软件编写程序下载到控制板进行控制,做出了机构灵活、价格低廉的四足机器人。     

基于树莓派的无线遥控移动机器人设计及运动控制

本文设计并开发了一种基于树莓派的无线遥控移动机器人,机器人使用手机作为控制端,控制系统以树莓派作为核心控制器,采用Python语言进行程序开发,机器人拥有小车底盘、电机驱动、机械臂、舵机驱动和超声波测距等多个功能模块。系统通过Wi-Fi实现了机器人与手机之间的信息交互,操作者可以无线远程遥控来实现机器人的移动、避障和物体抓取。     

基于液压舵机的船舶舵机系统的模型建立

以上海江南造船厂的某船的拔叉式液压舵机为仿真对象．根据船舶特点和液压舵机的结构特点及工作过程,详细地阐述舵机控制的基本原理,并考虑船舶操作参数值以及各种环境参数建立船舶舵机系统的数学模型。并对分舵机模型与自由舵模型两个方面进行较为透彻的叙述。     

面向应急机器人的机械臂无线控制系统设计

针对处理油气场站有毒气体泄漏事故的应急机器人,设计一种基于DSP和AR9331模块的机械臂无线控制系统。该系统用6个舵机配合金属支架搭建机械臂硬件结构,以TMS320F28335 DSP为核心处理器,利用其ePWM模块驱动舵机,同时通过AR9331 WiFi模块和DSP的SCI模块实现DSP与上位机之间的无线通信,由此完成了该无线控制系统的全部搭建。实验过程中,在上位机端通过无线通信模块向DSP发送各种控制指令,对各个舵机进行协调控制,从而控制机械臂进行清理障碍物、启闭阀门等应急处理操作,验证了该无线控制系统的可行性。实验结果表明该机械臂无线控制系统控制精度高、调节速度快、可靠性高。机械臂能够在0.5s内接收并完成指令,舵机角度误差在1°以内,满足应急机器人的操作需求。     

基于Mindstorms的四轮智能机器人实时控制系统设计

传统机器人控制系统是以辅助控制机器人转向为基准进行设计的,存在转向控制效果差的问题,为实现四轮智能机器人控制系统研发,以Mindstorms平台为基础,搭建由主控模块、传感器模块、无线通信模块、运动模块以及电源模块组成的四轮智能机器人结构。在运动控制模块中选用TMC236芯片作为电机驱动芯片,通过电路为桥臂上开关管提供控制电压;在底层控制模块中,采用PID控制器控制电机期望转角与实际转角之间差值,实现机器人转向角度控制。对软件控制策略研发中,利用嵌入式操作软件系统实现车道保持控制和避障控制功能,实现机器人自主换道功能。保证机器人自主充电情况下,测试转向控制功能,由测试结果可知,基于Mindstorms系统控制效果始终维持在98%以上,实现机器人转向精准控制。     

舵机负载模拟系统前馈补偿控制研究

舵机负载模拟系统的主要任务是对舵机的力矩负载特性、最大承载能力等参数或特性进行检测,但由于这种系统通常是不稳定的发散系统,系统的不稳定特性直接影响舵机的性能检测精度.为克服此类问题对工程应用的不良影响,提出采用微分负反馈方法来解决负载模拟器的发散问题.同时,针对舵机运动速度分量引起的多余力问题,设计了舵机运动速度前馈补偿的控制算法.基于Matlab进行了控制系统仿真验证,对加入补偿算法前后系统对自然正弦指令信号的力矩响应幅值和相位差值进行了对比,分析了加入校正环节对系统误差的改善情况.仿真和实验结果表明,该方法在工程领域常见工况下具有较好的力矩跟踪性能,能够有效地测试舵机的承载性能.     

基于Vision Card的机器人舵机高精度数字控制技术

针对目前机器人舵机控制技术调控性能差,工作过程不稳定的问题,引入Vision Card研究了一种新的高精度数字控制技术。同时分析Vision Card工作原理和机器人舵机控制原理,将二者融合,从视觉角度完成舵机控制。分别针对直流电机、驱动器和反馈电位器进行控制,通过计算直流电机的传递函数、反馈电位器上的电压和总行程,得到脉冲宽度调制（PWM）的电脉冲,利用得到的电脉冲来控制舵机。为验证控制技术有效性,与传统的开环控制技术、PID控制技术和模糊PID控制技术进行实验对比,结果表明,研究的控制技术稳定性高,调控性能好,可以有效提高机器人舵机的工作效率,保障机器人舵机的工作质量。     

手机遥控抓取机器人的设计

In the complex and dangerous environment, such as high temperature, severe cold, deep sea, outer space and so on, the mo- bile phone remote control grabbing robot is the key to realize the special environmental task. This design is composed of software and hardware. The main control module of the system is controlled by the APP installed on the smart phone, Arduino drive board, steering gear drive, Bluetooth bt-06 and power supply module. The robot can move forward, backward, turn left and right by control- ling the buttons on the mobile phone, and grasp and place the manipulator. The research shows that the robot controlled by Bluetooth is different from the traditional cable connection, which has the characteristics of high reliability, strong universality and low cost. Due to the elimination of cable, the volume of the machine is greatly reduced, and it has absolute advantages in a short distance range.