移动机器人自主导航系统及上位机软件设计与实现

针对移动机器人自主导航系统,采用C++语言设计了一款基于Qt的跨平台实时数据可视化上位机软件;该软件执行SLAM技术和路径规划算法,实现可视化移动机器人建图与导航过程以及实时读取数据参数等功能;首先介绍移动机器人的硬件结构和功能;其次给出了自主导航所运用到的改进RRT*算法和动态窗口法;在详细叙述上位机软件工作流程的基础上,开发和设计了实时话题显示、读取以及界面可视化等功能;最后基于ROS系统完成移动机器人自主导航功能,并通过实时地图与数据可视化来验证所设计上位机软件功能的有效性。     

基于Qt的移动机器人上位机软件设计与实现

为了实现移动机器人运行过程状态数据的可视化,以面向对象的C++编程语言,设计了一款基于跨平台的Qt图形库框架的上位机监测软件。该软件对接收到的状态数据进行解码、分离并绘制移动机器人实时运行轨迹和状态信息波形曲线等功能。首先概述了自行设计搭建的移动机器人硬件平台的结构和原理以及软件的实现流程;然后简要介绍了上位机软件的开发环境,并阐述了软件的各项功能以及其设计与实现过程;最后以移动机器人路径跟踪运动控制作为实验对象,验证了所设计上位机软件的有效性。     

发射率在线检测系统的上位机软件实现

针对发射率在线检测系统,提出了基于Visual C＋＋6.0编程平台,实现计算机对发动机辐射率实时数据采集及处理平台的上位机软件设计,并通过试验验证了本上位机软件的功能。该上位机软件通过串口与多台单片机进行通信,能够实现整个系统的数据采集、曲线显示、数据保存、历史数据读取、发射率计算等功能。上位机界面友好,能够实时显示测量结果并保存测量数据至Access数据库中,实现了数据的开放性、传输能力和测量仪器的人机交互性。     

高速公路结冰检测系统上位机软件实现

针对高速公路结冰检测系统,设计和开发了实现数据采集和处理的上位机软件。上位机软件集成了多传感器节点的逻辑判断和数据融合机制,实现了整个系统的通信、数据采集、曲线显示、数据库存储等功能。实际应用结果表明:该上位机软件具有操作简单、功能完善、稳定性高和实时性强等优点,能实时准确地实现对高速公路路面结冰状态的实时检测和预警。     

基于USB2.0的光散射系统上位机软件设计与实现

为了方便用户直观明了地观测光电转换状态,在Microsoft Visual C++6.0和MFC等开发环境下设计开发了一个光静态散射上位机软件;上位机软件运用USB 2.0标准的接口芯片与下位机进行通信,可实现设备的打开、关闭以及数据的接收、解析、存储、显示等,还可实时绘制状态参数曲线以监测光电转换状态;详细介绍了该上位机软件的工作原理、结构、功能和特点,实际应用表明该软件具有良好的稳定性、完善的功能性和友好的操作界面等优点,可以满足光静态散射系统的需求.     

VC++环境下的电机状态监测软件设计

为了实现对电机状态的监测,特别是状态参数曲线的实时绘制,设计了一个电机状态监测软件。详细介绍了该上位机软件的实现原理、结构、功能和特点,讨论了VC++环境下串口设置与数据的接收、实时数据的显示与曲线图的绘制、数据文件的存储与读取等关键技术。实现了通过串口与DSP2812进行通信以接收电机状态数据,实际应用表明该软件实用、可靠、操作性好、界面友好。     

基于WPF的电能质量检测系统上位机软件设计

电能质量直接影响着电力系统能否安全运行,为了能及时可靠地检测电能质量,采用全新的Windows Presentation Foundation(WPF)技术,设计了一款电能质量检测系统上位机软件。从工业控制上位机软件的特点出发,实现了上位机与下位机的串口通信,绘制了实时数据波形图及谐波波形图,完成了检测数据的清晰显示。该系统人机界面美观,操作方便,数据存储量大,功能完善。     

嵌入式移动机器人目标搜集运动控制研究

本文基于移动机器人平台设计实现了核心嵌入式控制系统,采用上位机-下位机两级体系结构,开发了环境信息采集上位机软件及机器人运动控制下位机软件;通过激光测距仪实时测量与数据处理,实现机器人对环境目标的探测与感知,设计了电机控制器用于实现机器人运动控制;最后,针对目标搜集使命案例,验证了移动机器人对环境目标的自主探测与搜集的作业能力,实验结果表明：所设计的嵌入式控制系统及其运动控制器满足使命任务要求。     

TeeChart控件在实时检测系统上位机软件中的应用

为满足工业实时测控系统领域对数据分析处理的需要,需要在实时测控系统的上位机软件中开发实时曲线绘制和历史曲线绘制功能.介绍了图标类控件TeeChart的功能特点和属性方法,说明了TeeChart控件进行曲线功能开发的流程和方法.结合实际应用项目,在Visual Studio 2010编程环境下,实现了数据显示和处理功能,并给出了关键代码.TeeChart控件具有功能强大、使用灵活的特点,非常适合实时测控系统中对数据曲线分析处理的需要.     

动车组牵引控制单元DSP程序设计与实现

文中利用牵引控制单元(TCU)中DSP微处理器运算速度快的优点,设计并实现了一套牵引控制程序;不仅包含运行于DSP上的四象限整流器、PWM逆变器的控制和调制算法程序,而且配套研发了TCU装车后运行在PC上的可在线调试算法程序的上位机软件;最终在dSPACE半实物仿真平台上,牵引控制程序成功驱动列车从车速0稳步提升到320 km/h,同时,用户可通过上位机软件实现实时查看牵引控制程序运行时的关键数据波形、在线修改算法参数、升级牵引控制程序的功能;实验结果验证了文中设计的牵引控制单元DSP程序及上位机软件的可用性、易用性、正确性和实时性,为后续控制算法的优化、创新和验证奠定软件基础.     

基于虚拟现实技术的移动机器人视觉伺服控制系统设计

为了有效确保移动机器人视觉伺服控制效果,提高移动机器人视觉伺服控制精度,设计了基于虚拟现实技术的移动机器人视觉伺服控制系统。通过三维视觉传感器和立体显示器等虚拟环境的I/O设备、位姿传感器、视觉图像处理器以及伺服控制器元件,完成系统硬件设计。从运动学和动力学两个方面,搭建移动机器人数学模型,利用标定的视觉相机,生成移动机器人实时视觉图像,通过图像滤波、畸变校正等步骤,完成图像的预处理。利用视觉图像,构建移动机器人虚拟移动环境。在虚拟现实技术下,通过目标定位、路线生成、碰撞检测、路线调整等步骤,规划移动机器人行动路线,通过控制量的计算,实现视觉伺服控制功能。系统测试结果表明,所设计控制系统的位置控制误差较小,姿态角和移动速度控制误差仅为0.05°和0.12m/s,移动机器人碰撞次数较少,具有较好的移动机器人视觉伺服控制效果,能够有效提高移动机器人视觉伺服控制精度。     

基于DSP的机器人视觉伺服系统研究

机器人视觉伺服系统的研究是机器人领域中的重要内容之一,其研究成果可以直接用于机器人自动避障、轨迹线跟踪和运动目标跟踪等问题中。本文针对机器人视觉伺服系统要求快速准确的特点,设计了基于TMS320C6201的机器人视觉图像处理系统,并分析了基于图像雅可比矩阵的机器人视觉伺服方法的基本原理。     

机器人实时视觉伺服系统控制方案的研究

本文针对机器人实时视觉伺服系统,考虑了机器人关节伺服反馈与视觉伺服反馈之间的相互联系,提出了实时控制方案,设计了合理的关节饲服控制器与视觉伺服控制器,以达到改善系统性能的目的。试验结果表明,当采用上述两个控制器时,系统的动静态性能得到了明显的改善。     

基于粒子滤波的全方位视觉传感器实现移动机器人导航

研究了一种引导机器人沿着固定轨迹运动的实时视觉伺服系统,并提出了一种实现移动机器人导航的创新的系统架构.系统由基于鱼眼镜头的全方位视觉传感器和嵌入式图像处理单元构成,可以实时校正鱼眼镜头畸变,并利用复合的粒子滤波算法识别和跟踪自定义的航标,最终实现移动机器人的导航.实验表明,该系统能够校正鱼眼镜头畸变,实时跟踪航标并有效实现机器人的定位和导航,且结构紧凑、功耗低,容易集成到各种移动设备中实现自主导航、安防监控等功能.     

基于视觉图像的全向移动机器人轨迹跟踪控制研究

机器人轨迹节点跟踪比较难,导致机器人实际轨迹偏离期望轨迹,所以设计基于视觉图像的全向移动机器人轨迹跟踪控制方法;构建全向移动机器人的运动学数学模型,以此确定机器人移动轨迹数学模型;以移动轨迹数学模型为基础,按照视觉图像划分标准对全向移动机器人运动图像的分割,通过分离目标节点的方式提取运动学特征参量,完成机器人轨迹节点跟踪处理;结合节点跟踪处理结果,将运动学不等式与误差向量作为机器人轨迹跟踪控制的约束条件,利用滑模变结构搭建轨迹跟踪控制模型,实现全向移动机器人轨迹跟踪控制;对比实验结果表明,所设计的方法应用后,全向移动机器人角速度曲线、线速度曲线与期望运动轨迹曲线之间的贴合程度均超过90%,满足全向移动机器人轨迹跟踪控制要求。     

基于预测控制的非完整移动机器人视觉伺服镇定

非完整移动机器人视觉伺服镇定越来越受到人们的广泛关注. 目前研究人员在解决该问题时未同时考虑摄像机的可见性约束和机器人系统的控制约束, 所设计的控制器在实际应用中很难实现满意的控制. 针对此问题, 本文设计一种预测控制器来解决移动机器人视觉伺服镇定问题. 首先设计运动学预测镇定控制器来产生参考速度指令; 然后设计动力学预测控制器使移动机器人实际速度渐近逼近期望值; 所设计的预测控制器能够容易处理系统中存在的可见性约束和控制约束; 最后对所提出的视觉伺服镇定方法进行仿真验证, 结果表明所设计的控制器能有效解决移动机器人视觉伺服镇定问题.     

基于达芬奇的移动机器人开发平台设计

针对传统移动机器人的实时性差和扩展性差的局限性,在达芬奇技术的基础上,通过裁减定制,去除冗余的功能,设计了一种移动机器人的开发平台。该机器人系统包括移动机器人需要的视觉系统,并有丰富的运动控制接口以及驱动模块。同时,设计了多传感器融合、无线网络通信、路径规划、运动控制、人机界面等移动机器人的测试软件和应用模块。该移动机器人平台也具有模块化、硬件体积小、功耗低、可移植、可扩展、实时性强等优点。     

软实时环境下机器人运动学逆解研究

为有效抑制串联机构的末端振动,使机器人运动系统的运行更加平滑,设计了以PC104为硬件基础、在RTLinux上进行二次软件开发的机器人控制系统。它通过PCI/ISA总线连接上位机和底层硬件接口电路,以控制伺服电机。分别研究了机器人系统的模型,以及在这一软实时系统上采用反变换法+Pieper方法求解机器人的逆运动学问题。通过比较工业机器人在伺服控制、板卡控制和软件控制三种模式下的运动性能,验证了软件方式的优越性,以及其在运动控制领域中的应用价值。