基于智能PID算法的爬壁机器人位置伺服控制方法

针对爬壁机器人实际与理想作业位置偏差过大的问题,提出了基于智能PID算法的爬壁机器人位置伺服控制方法。通过分析爬壁机器人的运动状态,构建爬壁机器人的运动学模型,获取爬壁机器人的运动规律和其位姿变化特征。运用智能PID算法对爬壁机器人的位置实施伺服控制,利用遗传算法不断调节机器人控制参数,得到最佳适应度函数,生成全局最优的PID控制参数。根据爬壁机器人运动状态得出控制终止条件,获取最终的位置伺服控制结果,实现爬壁机器人位置伺服控制。实验结果表明,所提方法的位置伺服控制稳定性较好,能够有效提高位置伺服控制精度,增强抗干扰性。     

爬壁机器人底盘结构全向移动自主控制设计

爬壁机器人全向移动时,由于平稳性因子较低,难以保障机器人在移动过程中的平稳性,且无法有效地控制机器人.针对目前存在的平稳性差和控制精度低的问题,提出爬壁机器人底盘结构全向移动自主控制设计方法,以爬壁机器人为例,研究全向移动机器人的底盘结构控制,在变换坐标系的基础上构建爬壁机器人的运动学模型;根据运动学模型为全向移动机器人的自主控制提供相关信息,提高控制的精准度.利用卡尔曼滤波器对爬壁机器人的姿态进行解算,对爬壁机器人运动的平稳性进行考虑,利用PID控制算法实现爬壁机器人底盘结构全向移动的自主控制.实验结果表明,所提方法控制的机器人平稳性好、控制精准度高.     

气动多吸盘爬壁机器人

介绍了一种气动爬壁机器人的原型设计,该机器人新颖之处在于采用多个吸盘组成的吸附机构和气动柔性驱动机构,它可以在玻璃面上和平整的金属表面上蠕动爬行。主要阐述了爬壁机器人关键结构的设计、安全性分析、控制系统和运动实现。     

模块化可对接爬壁机器人

针对单体爬壁机器人越障能力低而多关节爬壁机器人壁面运动能力差的问题,提出了一种具有对接能力的模块化电磁吸附爬壁机器人设计。主要介绍了单体吸附爬壁模块、越障关节结构设计以及爬壁机器人的控制系统设计。该机器人的单个模块能够独立吸附行走,而多个模块对接后则能利用越障关节完成壁面越障。实验证明此种模块化可对接爬壁机器人爬壁性能良好,不仅能在壁面进行越障,且能够在单目视觉系统导引下实现壁面对接和分离。     

图像反馈机器人视觉伺服系统理论与实验研究

对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,其研究成果可应用在机器人自动避障、轨线跟踪和运动目标跟踪等问题中。本文分析了基于图像雅克比矩阵的机器人视觉伺服方法的基本原理,采用了基于图像的视觉伺服方法,直接利用图像特征来控制机器人运动,构建了自由度GRB-400工业机器人图像反馈视觉伺服系统。采用该系统进行了机器人跟踪两维平面运动目标的实验,结果验证了该方法的有效性。     

仿壁虎爬壁机器人的结构及其控制系统研究

该文主要对仿壁虎爬壁机器人的结构以及其控制系统进行了介绍和讨论.仿壁虎爬壁机器人采用对称式的结构,采用形状记忆合金丝作为仿壁虎机器人的驱动元件.利用单片机对形状记忆合金的通电加热进行控制,从而实现对仿壁虎爬壁机器人的运动控制.该机器人结构简单,外形尺寸小,重量轻.     

基于单应性矩阵的机器人视觉伺服系统研究

针对在视觉伺服过程中采用图像雅克比矩阵方法时遇到的对目标深度信息的求取等问题,并为了进一步扩大机器人的运动空间,设计了一种基于单应性矩阵的视觉控制器应用于视觉伺服控制系统。通过摄像机针孔模型求解出该单应性矩阵后,对其进行了奇异值分解,得到了机器人控制器的输入,从而实现了对机器人的控制;该控制策略运用Matlab/Simulink仿真软件,并结合在机器人学领域中被广泛采用的机器人工具箱,构建了基于图像的视觉伺服系统仿真模型,并选取一长方体表面上的4个角点作为目标物体进行了仿真抓取实验。研究结果表明,该视觉控制器使整个控制系统具有较强的稳态特性和较高的控制精度,图像特征点从当前位置运动到了期望位置,误差最终收敛于零,具有较好的控制效果。     

形状记忆合金驱动的小型双足爬壁机器人

主要设计了一个以形状记忆合金作为驱动器的微型爬壁机器人并对其进行了介绍和讨论。小型双足爬壁机器人采用对称式的结构,两臂末端安装真空吸附盘进行吸附爬壁,并以形状记忆合金弹簧(SMA)替代传统的电机作为机器人的驱动元件,简化了驱动结构,同时也减轻了重量。利用DSP对形状记忆合金的通电加热控制,并根据机器人步态规划输出不同控制信号,从而实现对小型双足爬壁机器人的运动控制。通过样机的制作验证了SMA驱动小型爬壁机器人的可行性。     

一种基于气动肌肉的新型爬壁机器人运动机构设计

运用新型的气动人工肌肉,作为动力源,为新型的爬壁机器人提供动力。通过控制无杆气缸的运动,爬壁机器人手臂可上下摆动。手臂上气动肌肉的收缩用以将机身提起,完成上升运动。该爬壁机器人的吸附方式采用传统的多吸盘吸附方式。     

基于STM32控制的水冷壁爬壁机器人的气动检测系统的研究

为实现工业高空智能化检测,设计了一种磁吸附履带式爬壁机器人,并在此载体上采用分级控制。其中,下位机使用ARM Cortex-M3为内核的32位微控制器驱动比例阀,从而控制气缸气体流量,由采用位移传感器检测移动量并反馈,同时控制系统采用专家PID控制算法,实现对锅炉水冷壁磨损检测机器人的气缸位置定位;上位机对检测结果进行实时监测,并进行处理分析。实验仿真证明该算法提高了系统的气动装置的定位精度,并且结合上位机友好的人机交互界面,有效提高检测效率,使其具有较高的智能化水平。     

基于图像处理的爬壁机器人焊缝识别与跟踪

基于爬壁机器人移动平台和单目相机的图像采集系统,设计了一种焊后焊缝图像处理方法,将改进的自适应中值滤波算法与灰度形态学方法结合,实现从信噪比较高的图像中提取特征。采用基于边缘检测和Hough变换的焊缝位置提取算法,经测试识别准确率达70%,且单幅图像平均处理时间为200ms,能满足管道爬壁机器人行进过程中的实时焊缝跟踪,并提供了一种引导机器人沿焊缝前进的自主定向方案。     

汽轮机叶片裂痕检测机器人控制系统的设计

为实现对汽轮机叶片进行自动化磁粉探伤裂痕检测的工作,设计一种基于树莓派的裂痕检测微型机器人控制系统.该系统采用树莓派ZeroW作为微处理器,搭载硬件模块实现裂痕检测功能.机器人内部与前端搭载摄像头,实现汽轮机叶片裂痕图像的采集与视频监控定位导航.上位机与下位机之间通过TCP协议实现远程控制与图像传输,使得机器人可以远程...     

基于LabVIEW的机器人视觉伺服及模糊控制研究

本文研究了一种构造分布式机器人视觉伺服系统的方法。借用分布式系统的概念,运用NI公司（美国国家仪器公司）的LabVIEW,将四自由度机器人系统和实时图像采集系统连接起来,构成了基于LabVIEW的分布式机器人视觉伺服系统,推导了视觉伺服机器人系统的图像雅克比矩阵,用LabVIEW语言写了基于逆模型的控制算法,给出了比例控制和模糊控制的实施结果。     

基于网络直角坐标机器人视觉伺服系统研究

为了实现定位抓取任务，提出基于网络的直角坐标机器人视觉控制系统。针对机器人运动控制的非线性与强耦合特性，采用神经网络控制器，构建了图像偏差与运动控制量之间的对应关系。通过对图像增强、边缘提取、特征提取等图像处理方法的综合分析，提出了一套优化组合图像处理法。在计算机网络环境下，采用自定义协议实现图像处理器与运动控制器协调控制，并将远程监控应用到机器人控制中。实验结果表明，该系统能够在视野范围内自动实现定位抓取动作。     

A robust visual servo control system for narrow seam double head welding robot

In this paper, an image-based visual servo control system is developed and integrated into a double head welding robot for CO₂ gas shielded arc welding, which is mainly used to weld the narrow seam whose width is generally less than 0.2 mm. Firstly, a robust and reliable image processing algorithm is presented to reliably extract the seam feature during the welding. A statistic-based filter method is proposed to effectively weaken the image noises caused by various disturbances. The region of interest (ROI) of the image is determined to improve the efficiency and reliability of the image processing. The feature line of the narrow seam is extracted by combining the technique of the least-square line fitting with the Hough transform method. Secondly, a visual servo control system is designed to realize accurate tracking and initial point localization of the narrow seam. Moreover, an image error filter and output pulse verification are utilized to guarantee the reliability and stability of the control system. Finally, a series of experiments with real welding robots are conducted in the production line of a container manufacturing factory, demonstrating the satisfactory performance and high welding quality of the proposed visual servo control system.     

一种基于磁力吸附的储罐爬壁机器人本体设计

对于大型储罐焊缝缺陷自动化检测,爬壁机器人需完成自动化全方位扫查。针对储罐爬壁机器人在不同运行工况下的受力状态,建立爬壁机器人力学模型,分析获得不下滑、不纵向倾覆、不横向侧翻以及复合状态下失稳状态危险点,应用Maxwell软件对永磁吸附轮受力状态进行仿真与优化设计,使之满足吸附要求。同时,设计具有辅助吸附功能的编码轮结构,在反馈位置信息的同时,补充安全吸附力的裕度,以增加其越障和抗失稳能力。最后,依据设计模型制造出爬壁机器人本体并进行测试实验,实验结果证明该机器人能在各种危险点处实现带负载稳定全向驱动运行。     

煤矿井下水仓智能清淤机器人的研发与应用

井下水仓环境及工作条件恶劣,淤积物中含水量大,难以彻底清理。传统的水仓煤泥清理技术存在着较多的突出问题:工人工作环境危险性大;设备繁多、故障发生率高;无法实现对水仓积淤的实时监控、预警,为解决这一技术难题以及需求,结合互联网+、物联网、机器人控制技术、图像识别和传感器融合等机器人相关学科的先进理论与技术,研制出集远程遥控模块、视觉采集模块、智能监测模块等为一体的水仓智能清淤机器人。提高了清淤效率和煤矿智能化水平,实现井下无人或少人的清淤作业,保障了煤矿安全生产运行。     

基于虚拟仪器技术的机器人视觉伺服研究

以分布式系统的原理为结构框架,将四自由度机器人系统和实时图像采集系统有机结合,构成了基于虚拟仪器技术的分布式机器人视觉伺服系统。在推导视觉伺服机器人系统的图像雅克比矩阵的基础上,用LabVIEW语言编写了基于逆模型的控制算法等软件模块,实现了对目标二维运动的跟踪,最后给出了实验结果:采用简单的模糊控制算法,对于100个像素的阶跃激励,系统可在3 s内实现跟踪。