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基于主动偏心轮的全方位移动机器人航位推算与跟踪控制_张一淳

基于主动偏心轮的全方位移动机器人航位推算与跟踪控制_张一淳
基于主动偏心轮的全方位移动机器人航位推算与跟踪控制_张一淳

智能机器人运动控制和目标跟踪

XXXX大学 《智能机器人》结课论文 移动机器人对运动目标的检测跟踪方法 学院(系): 专业班级: 学生学号: 学生姓名: 成绩:

目录 摘要 (1) 0、引言 (1) 1、运动目标检测方法 (1) 1.1 运动目标图像HSI差值模型 (1) 1.2 运动目标的自适应分割与提取 (2) 2 运动目标的预测跟踪控制 (3) 2.1 运动目标的定位 (3) 2.2 运动目标的运动轨迹估计 (4) 2.3 移动机器人运动控制策略 (6) 3 结束语 (6) 参考文献 (7)

一种移动机器人对运动目标的检测跟踪方法 摘要:从序列图像中有效地自动提取运动目标区域和跟踪运动目标是自主机器人运动控制的研究热点之一。给出了连续图像帧差分和二次帧差分改进的图像HIS 差分模型,采用自适应运动目标区域检测、自适应阴影部分分割和噪声消除算法,对无背景图像条件下自动提取运动目标区域。定义了一些运动目标的特征分析和计算 ,通过特征匹配识别所需跟踪目标的区域。采用 Kalrnan 预报器对运动目标状态的一步预测估计和两步增量式跟踪算法,能快速平滑地实现移动机器人对运动目标的跟踪驱动控制。实验结果表明该方法有效。 关键词:改进的HIS 差分模型;Kahnan 滤波器;增量式跟踪控制策略。 0、引言 运动目标检测和跟踪是机器人研究应用及智能视频监控中的重要关键技术 ,一直是备受关注的研究热点之一。在运动目标检测算法中常用方法有光流场法和图像差分法。由于光流场法的计算量大,不适合于实时性的要求。对背景图像的帧问差分法对环境变化有较强的适应性和运算简单方便的特点,但帧问差分不能提出完整的运动目标,且场景中会出现大量噪声,如光线的强弱、运动目标的阴影等。 为此文中对移动机器人的运动目标检测和跟踪中的一些关键技术进行了研究,通过对传统帧间差分的改进,引入 HSI 差值模型、图像序列的连续差分运算、自适应分割算法、自适应阴影部分分割算法和图像形态学方法消除噪声斑点,在无背景图像条件下自动提取运动 目标区域。采用 Kalman 滤波器对跟踪目标的运动轨迹进行预测,建立移动机器人跟踪运动 目标的两步增量式跟踪控制策略,实现对目标的准确检测和平滑跟踪控制。实验结果表明该算法有效。 1、运动目标检测方法 接近人跟对颜色感知的色调、饱和度和亮度属性 (H ,S ,I )模型更适合于图像识别处理。因此,文中引入改进 型 HSI 帧差模型。 1.1 运动目标图像HSI 差值模型 设移动机器人在某一位置采得的连续三帧图像序列 ()y x k ,f 1-,()y x f k ,,()y x f k ,1+

《机器人技术及应用》综合习题

《机器人技术及应用》综合 习题 -标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

《机器人技术及应用》综合习题 一、判断 1.机器人是在科研或工业生产中用来代替人工作的机械装置。(对) 2. 19世纪60年代和20世纪70年代是机器人发展最快、最好的时期,这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。(错) 3. 对于机器人如何分类,国际上没有制定统一的标准,有的按负载量分,有的按控制方式分,有的按自由度分,有的按结构分,有的按应用领域分。(对) 4. 所谓特种机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。(错) 5. 机器人机械本体结构的动作是依靠关节机器人的关节驱动,而大多数机器人是基于开环控制原理进行的。(错) 6. 机器人各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后,在各采样周期给出,由主计算机根据示教点参考坐标的空间位置、方位及速度,通过运动学逆运算把数据转变为关节的指令值。(对) 7. 为了与周边系统及相应操作进行联系与应答,机器人还应有各种通信接口和人机通信装置。(对) 8. 轮式机器人对于沟壑、台阶等障碍的通过能力较高。(错) 9. 为提高轮式移动机器人的移动能力,研究者设计出了可实现原地转的全向轮。(对) 10. 履带式机器人是在轮式机器人的基础上发展起来的,是一类具有良好越障能力的移动机构,对于野外环境中的复杂地形具有很强的适应能力。(对) 11. 腿式(也称步行或者足式)机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。(对) 12. 机器人定义的标准是统一的,不同国家、不同领域的学者给出的机器人定义都是相同的。(错) 13. 球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳,通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。(对) 14. 可编程机器人可以根据操作员所编的程序,完成一些简单的重复性操作,目前在工业界已不再应用。(错) 15. 感知机器人,即自适应机器人,它是在第一代机器人的基础上发展起来的,具有不同程度的“感知”能力。(对) 16. 第三阶段机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,称之为智能机器人。(对) 17. 工业机器人的最早研究可追溯到第一次大战后不久。(错) 18. 20世纪50年代中期,机械手中的液压装置被机械耦合所取代,如通用电气公司的“巧手人”机器人。(错)

全向移动机器人的运动控制

全向移动机器人的运动控制 作者:Xiang Li, Andreas Zell 关键词:移动机器人和自主系统,系统辨识,执行器饱和,路径跟踪控制。 摘要:本文主要关注全向移动机器人的运动控制问题。一种基于逆运动学的新的控制方法提出了输入输出线性化模型。对执行器饱和及驱动器动力学在机器人性能体现方面有重要影响,该控制法考虑到了以上两个方面并保证闭环控制系统的稳定性。这种控制算法常用于真实世界的中型组足球机器人全方位的性能体现。

1.介绍 最近,全方位轮式机器人已在移动机器人应用方面受到关注,因为全方位机器人“有一个满流动的平面,这意味着他们在每一个瞬间都可以移动,并且在任何方向都没有任何调整”。不同于非完整的机器人,例如轮式机器人,在执行之前具有旋转任何所需的翻译速度,全方位机器人具有较高的机动性并被广泛应用在动态环境下的应用,例如在中型的一年一度的足球比赛。 大多数移动机器人的运动控制方法是基于机器人的动态模型或机器人的运动学模型。动态模型直接描述力量施加于车轮和机器人运动之间的关系,以外加电压的每个轮作为输入、以机器人运动的线速度和角加速度作为输出。但动态变化所造成的变化的机器人惯性矩和机械组件的扰动使控制器设计变得较为复杂。假设没有打滑车轮发生时,传感器高精度和地面足够平坦,由于结构的简单,因而运动模型将被广泛应用于机器人的设计行为中。作为输入运动学模型是机器人车轮速度,输出机器人的线速度和角速度,机器人的执行器的动力都快足以忽略,这意味着所需的轮速度可以立即达到。然而,该驱动器的动态极限,甚至降低了机器人在真实的情况中的表现。 另一个重要方面是机器人控制的实践:执行器饱和。因机器人轮子的指挥电机速度是有饱和的界限的,执行器饱和能影响到机器人的性能,甚至使机器人运动变得不稳定。 本文提出了一个全方位的机器人的一种运动控制方法,这种控制方法是基于逆输入输出的线性的运动学模型。它需要不仅考虑到驱动器动力学的识别,但也需要考虑到执行器饱和控制器的设计,并保证闭环控制系统系统稳定性。 本文其余的部分:在2节介绍了运动学模型的一个全方位的中型足球机器人;在3节介绍了路径跟踪与定位跟踪问题基于逆运动学模型的输入输出线性化的解决方法,其中包括执行器饱和分析;4部分介绍了动态识别器及其在控制性能方面的影响;最后的实验结果和结论讨论部分分别在5和6。

移动机器人的导航技术总结

移动机器人的关键技术分为以下三种: (1)导航技术 导航技术是移动机器人的一项核心技术之一[3,4]"它是指移动机器人通过传感器感知环境信息和自身状态,实现在有障碍的环境中面向目标的自主运动"目前,移动机器人主要的导航方式包括:磁导航,惯性导航,视觉导航等"其中,视觉导航15一7]通过摄像头对障碍物和路标信息拍摄,获取图像信息,然后对图像信息进行探测和识别实现导航"它具有信号探测范围广,获取信息完整等优点,是移动机器人导航的一个主要发展方向,而基于非结构化环境视觉导航是移动机器人导航的研究重点。 (2)多传感器信息融合技术多传感器信息融合技术是移动机器人的关键技术之一,其研究始于20世纪80年代18,9]"信息融合是指将多个传感器所提供的环境信息进行集成处理,形成对外部环境的统一表示"它融合了信息的互补性,信息的冗余性,信息的实时性和信息的低成本性"因而能比较完整地,精确地反映环境特征,从而做出正确的判断和决策,保证了机器人系统快速性,准确性和稳定性"目前移动机器人的多传感器融合技术的研究方法主要有:加权平均法,卡尔曼滤波,贝叶斯估计,D-S证据理论推理,产生规则,模糊逻辑,人工神经网络等"例如文献[10]介绍了名为Xavier的机器人,在机器人上装有多种传感器,如激光探测器!声纳、车轮编码器和彩色摄像机等,该机器人具有很高的自主导航能力。 (3)机器人控制器作为机器人的核心部分,机器人控制器是影响机器人性能的关键部分之一"目前,国内外机器人小车的控制系统的核心处理器,己经由MCS-51、80C196等8位、16位微控制器为主,逐渐演变为DSP、高性能32位微控制器为核心构成"由于模块化系统具有良好的前景,开发具有开放式结构的模块化、标准化机器人控制器也成为当前机器人控制器的一个研究热点"近几年,日本!美国和欧洲一些国家都在开发具有开放式结构的机器人控制器,如日本安川公司基于PC开发的具有开放式结构!网络功能的机器人控制器"我国863计划智能机器人主题也已对这方面的研究立项 视觉导航技术分类 机器人视觉被认为是机器人重要的感觉能力,机器人视觉系统正如人的眼睛一样,是机器人感知局部环境的重要“器官”,同时依此感知的环境信息实现对机器人的导航。机器人视觉信息主要指二维彩色CCD摄像机信息,在有些系统中还包括三维激光雷达采集的信息。视觉信息能否正确、实时地处理直接关系到机器人行驶速度、路径跟踪以及对障碍物的避碰,对系统的实时性和鲁棒性具有决定性的作用。视觉信息处理技术是移动机器人研究中最为关键的技术之一。

移动机器人控制系统的发展方向

移动机器人控制系统的发展方向 摘要随着计算机技术、传感器技术的不断发展,对于机器人领域的发展具有一定的促进作用。而由于移动机器人具有能够自治与移动的特征,在机器人领域处于核心地位。在复杂、危险的环境中,移动机器人所发挥的作用是有目共睹的。对此,对当前国内外较为常见的移动机器人控制系统进行剖析,并在此基础上论述了该领域的未来发展方向。 【关键词】移动机器人控制系统发展方向 移动机器人属于能够自动执行工作任务的机器,不但能够按照事先编译的程序运行,同时人类还可对其指挥。当前主要被运用在生产业、建筑业以及航空航天领域,而该领域的发展情况直接关系到国家综合实力的提升速度,对此加强对移动机器人控制系统的发展情况,以及未来发展方向的研究势在必行。 1 国内外常见的移动机器人控制系统 相对于国内在移动机器人的研究状况,能够看出国外在该领域的研究是较早的,其中具有代表性的有Saphira、TeamBots以及ISR。而在国内方面,代表性的有OSMOR、ZJMR以及Agent。下面,便对较为常用的控制系统进行介绍:

1.1.1 Saphira控制系统 Saphira控制系统是移动机器人领域中最早的系统,是有SRI国际人工智能中心在1990年所研发的,此系统是基于本地感知空间的共享内存与黑板,来实现协调与通信进程。由于Saphira是采用C语言来进行开发的,同时支持Windows 与Unix系统,因此具有文档资料相对完整、系统资源占用少等特征。但是需注意的是,由于Saphira系统在定位方面无法达到当前的实际需求,因此运用是相对较少的。 1.1.2 TeamBots控制系统 本系统是基于Java包与Java应用程序而构建的,经过20余年的发展后,此系统截止到目前已经被运用到多种类型的机器人平台当中。除此之外,在适用的操作系统方面,其中具有代表性的有Windows、MacOS以及Linux等,因此其运用的范围是更加广泛的。 1.1.3 ISR控制系统 ISR是基于行为的控制模式,其中是有任务执行层、反映层以及推理层所构成的,是有CAS研究中心所研发的。其中,任务执行层的作用是执行推理层所传输的指令;反映层其中包含资源、控制器以及行为;推理层的功能是根据用户的指令来对决策进行制定。此外,ISR控制系统仅能够在Linux中进行操作,并且没有公开化使用。

移动机器人控制软件的设计与实现

移动机器人控制软件的设计和实现
作者:李晓明 文章来源:https://www.doczj.com/doc/8c2577693.html, 更新时间:2006-8-9 17:25:55 点击数: 2742
简介:现在做一个移动机器人是很容易的一件事,车体自己可以加工,或买现成的;避障可以用超声阵列;
导航可以用激光测距 LMS;定位可以用电子地图加 LMS 加陀螺仪;然而控制软件却只能自己编写。本文 或许可以给你一些启示。
相关链接 基于 VIA 平台的移动机器人
移动机器人的使用现在非常多,做一个移动机器人似乎也很容易,车体自己可以加工,也可以去 买现成的;避障可以用超声阵列;导航可以用激光测距 LMS;定位可以用电子地图加 LMS 加陀 螺仪;驱动可以用各种电机及配套驱动器或者自己做;通讯可以去买现成的无线通讯模块,可以 是数字的,也有模拟的;大范围定位可以用 GPS 模块,也是现成的;至于什么红外,蓝牙,甚 至计算机视觉都可以去市场上买,但是(然而)为什么做一个移动机器人还是这么难呢?尤其是 对一个新手而言。一个老外说过,硬件是现成的,软件算法杂志里有的是,很多可以在网上当, 但即使是一个博士生也要花费很长的时间完成一个实际可用的移动机器人。为什么?因为机器人 使用的困难在使用软件的设计上。前面那个老外也说过,现在什么都可以在网上当,唯独使用程 序不能。有过自己写移动机器人程序的人可能会理解这段话,当然也仅仅是可能,因为不排除有 很多机器人大拿一上来就可以写出很棒的移动机器人软件。
移动机器人的控制软件开发是和硬件紧密相关的,甚至和机器人的体系结构也密切相关,同样是 移动机器人,有的是用 PC 控制的,有的是用多个嵌入式系统实现的,有的则是多机器人协同工 作的,操作系统有人会用 DOS,有人会用 Windows,有人会用 Linux,有人会用 Embeded Operation System。硬件平台有的用 x86,有的用 ARM 芯片,有的会用 DSP,通讯里面会 有串口,TCP/IP 网络,无线以太网,红外,蓝牙等,甚至驱动机构也不一样,有的是用腿,有

智能移动机器人的现状与发展论文 2

题目移动机器人的发展现状及趋势授课老师唐延柯 学生姓名 学号 专业电子信息工程 教学单位德州学院 完成时间 2013年11月16日

一、摘要 (2) 二、引言 (2) 三、智能机器人的构成 (3) 3.1硬件构成 (3) 3.2 软件构成 (3) 四、国内外在该领域的发展现状综述 (4) 五、智能移动机器人的应用及分类 (5) 5.1 智能机器人的应用 (5) 5.2 智能机器人分类 (7) 六、展望与讨论 (9) 6.1智能机器人的发展趋势展望 (9) 6.2 建议及设想 (10) 七、结论 (10) 八、参考文献 (11)

智能机器人的现状及其发展趋势 一、摘要 本文扼要地介绍了智能机器人技术的发展现状,以及世界各国智能机器人的发展水平,然后介绍了智能机器人的分类,从几个典型的方面介绍了智能机器人在各行各业的广泛应用,讨论了智能机器人的发展趋势以及对未来技术的展望,最后提出了自己的建议和设想,分析我国在智能机器人方面发展并提出期望。 关键词:智能机器人;发展现状;应用;趋势 The status and trends of intellectual robot Abstract:This paper briefly discusses the development, status of intellectual robot, development of intellectual robot in many countries. And then it presents the categories of intellectual robot, talks about the extensive applications in all works of life from several typical aspects and trends of intellectual robot. After that, it puts forward prospects for future technology, suggestion and a tentative idea of myself, and analyses the development of intellectual robot in China. Finally, it raises expectations of intellectual robot in China. Key words: intellectual robot; development status; application; trend 二、引言 机器人是一种可编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的操作机,或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。智能机器人则是一个在感知- 思维- 效应方面全面模拟人的机器系统,外形不一定像人。它是人工智能技术的综合试验场,可以全面地考察人工智能各个领域的技术,研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。一部智能机器人应该具备三方面的能力:感知环境的能力、执行某种任务而对环境施加影响的能力和把感知与行动联系起来的能力。智能机器人与工业机器人的根本区别在于,智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能[1]。 随着智能机器人的应用领域的扩大,人们期望智能机器人在更多领域为人类服务,代替人类完成更复杂的工作。然而,智能机器人所处的环境往往是未知

机器人技术及应用综合习题

《机器人技术及应用》综合习题 一、判断 1.机器人是在科研或工业生产中用来代替人工作的机械装置。(对) 2. 19世纪60年代和20世纪70年代是机器人发展最快、最好的时期,这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。(错) 3. 对于机器人如何分类,国际上没有制定统一的标准,有的按负载量分,有的按控制方式分,有的按自由度分,有的按结构分,有的按应用领域分。(对) 4. 所谓特种机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。(错) 5. 机器人机械本体结构的动作是依靠关节机器人的关节驱动,而大多数机器人是基于开环控制原理进行的。(错) 6. 机器人各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后,在各采样周期给出,由主计算机根据示教点参考坐标的空间位置、方位及速度,通过运动学逆运算把数据转变为关节的指令值。(对) 7. 为了与周边系统及相应操作进行联系与应答,机器人还应有各种通信接口和人机通信装置。(对) 8. 轮式机器人对于沟壑、台阶等障碍的通过能力较高。(错) 9. 为提高轮式移动机器人的移动能力,研究者设计出了可实现原地转的全向轮。(对) 10. 履带式机器人是在轮式机器人的基础上发展起来的,是一类具有良好越障能力的移动机构,对于野外环境中的复杂地形具有很强的适应能力。(对) 11. 腿式(也称步行或者足式)机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。(对) 12. 机器人定义的标准是统一的,不同国家、不同领域的学者给出的机器人定义都是相同的。(错) 13. 球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳,通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。(对) 14. 可编程机器人可以根据操作员所编的程序,完成一些简单的重复性操作,目前在工业界已不再应用。(错) 15. 感知机器人,即自适应机器人,它是在第一代机器人的基础上发展起来的,具有不同程度的“感知”能力。(对) 16. 第三阶段机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,称之为智能机器人。(对) 17. 工业机器人的最早研究可追溯到第一次大战后不久。(错) 18. 20世纪50年代中期,机械手中的液压装置被机械耦合所取代,如通用电气公司的“巧手人”机器人。(错) 19. 一般认为Unimate和Versatran机器人是世界上最早的工业机器人。(对) 20. 1979年Unimation公司推出了PUMA系列工业机器人,它是全电动驱动、关节式结构、多中央处理器二级微机控制,可配置视觉感受器、具有触觉的力感受器,是技术较为先进的机器人。(对) 1. 刚体的自由度是指刚体具有独立运动的数目。(对) 2. 机构自由度只取决于活动的构件数目。(错) 3. 活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数就是该机构的自由度。(对) 4. 机器人运动方程的正运动学是给定机器人几何参数和关节变量,求末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态。(对) 5. 机器人运动方程的逆运动学是给定机器人连杆几何参数和末端执行器相对于参考坐标系的位姿,求机器人实现此位姿的关节变量。(对) 6. 机械臂是由一系列通过关节连接起来的连杆构成。(对) 7. 对于机械臂的设计方法主要包括为2点,即机构部分的设计和内部传感器与外部传感器的设计。(错) 8. 球面坐标型机械臂主要由一个旋转关节和一个移动关节构成,旋转关节与基座相连,移动关节与末端执行器连接。(对) 9. 为提高轮式移动机器人的移动能力,研究者设计出了可实现原地转的全向轮。(对) 10. 履带式机器人是在轮式机器人的基础上发展起来的,是一类具有良好越障能力的移动机构,对于野外环境中的复杂地形具有很强的适应能力。(对) 11. 腿式(也称步行或者足式)机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。(对) 12. 刚体在空间中只有4个独立运动。(错) 13. 球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳,通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。(对) 14. 在机构中,每一构件都以一定的方式与其他构件相互连接,这种由两个构件直接接触的可动连接称为运动副。(错) 15. 运动副可以根据其引入约束的数目进行分类,引入一个约束的运动副称为二级副。(错) 16.通过面接触而构成的运动副,称为低副;通过点或线接触而构成的运动副称为高副。(对) 17. 两个构件之间只做相对转动的运动副称为移动副。(错) 18. 构成运动副的两个构件之间的相对运动若是平面运动则称为平面运动副,若为空间运动则称为空间运动副。(对) 19. 在平面机构中,每个构件只有3个自由度。每个平面低副(转动副和移动副)提供1个约束,每个平面高副提供2

多移动机器人编队控制

基于Multi-Agent的多机器人编队控制 摘要:多移动机器人协调是当前机器人技术的一个重要发展方向。多移动机器人之间的协调与 合作将大大提高机器人行为的智能化程度,完成由单个机器人难以完成的更加复杂的作业。多 移动机器人协调技术的研究对提高机器人的智能化水平及加快机器人的实用化进程具有重要的 理论研究意义和实用价值。本文结合多智能体技术对多机器人编队控制进行了研究,同时根据 具体的多机器人系统,进行了仿真实验。验证了多智能体技术在机器人编队控制系统中的应用,完成了小规模的编队控制。 关键词:多智能体;多机器人;编队控制;协调控制;模糊控制 Multi-robot Formation Control Based on Multi - Agent Abstract :The problem of multi-robot cooperation and coordination is central to mobile robotics. Cooperation and coordination will improve the intelligent performance of robots and can complete lots of impossible missions for single robot.The research on multi-robot cooperation and coordination is of great academic and applied significance. The multi-robot formation is developed combined with the multi-agent technology in this dissertation, and the simulation is done with the multi-robot system. The application of multi-agent is verified in the multi-robot formation control through a small system adopt the fomation control. Key words: Multi-agent ;Multi-robot ;Formation control;Coordination control;Fuzzy control 1. 国内外机器人系统发展现状 自80年代末以来,基于多智能体系统理论研究多机器人协作受到了普遍的关注,从军事领域到工业与民用领域,从星际探险到海底考察,从比赛到教学,都取得了不同程度的进步。近年来,在IEEE R&A,IROS等著名的国际机器人学术会议上,几乎每次会议都有多智能体协作机器人系统的专题。一些机器人学术刊物出版了有关多智能体机器人的研究专辑。一些研究项目,如ACTRESS,CEBOT,GOFER,SWARM等,已进行了多年[1]。 目前,国内关于群体机器人系统的研究刚刚起步,基本上还处于基础技术的研究阶段,这方面的研究成果报道比较少。中科院沈阳自动化所机器人开放研究实验室是国内研究多机器人技术较早也较全面的科研单位。 (1)CEBOT(Cellular Robotic System) CEBOT是一种自重构机器人系统(Self-Reconfigurable Robotic System),它的研究是受生物细胞结构的启发,将系统中众多的具有相同和不同功能的机器人视为细胞元,这些细胞元可以移动,寻找和组合。 根据任务或环境的变化,细胞元机器人可以自组织成器官化机器人,多个器官化机器人可以进一步自组织,形成更加复杂的机器人系统。细胞结构机器人系统强调是单元体的组合如何根据任务和环境的要求动态重构。因此,系统具有多变的构型,可以具有学习和适应的系统智能(Group Intelligence),并具有分布式的体系结构[3]。 (2)ALLANCE/L-ALLANCE系统

工业机器人技术与应用试卷A

《工业机器人技术与应用》试卷(A ) 一、填空(每空1分,共30分) 1.按照机器人的技术发展水平,可以将工业机器人分为三代 ___ _ ___ 机器 人、 ____ __ _ 机器人和 ___ ____ 机器人。 2.机器人行业所说的四巨头是__________ 、 __________ 、 __________ 、__________。 3.机器人常用的驱动方式主要有_____ _ ____、 ____ __和______ ____ 三种基本类型。 4.一般来说,机器人运动轴按其功能可划分为 __ ____ 、 _ 和工装轴,________ 和工装轴统称 _______。 5.从结构形式上看,搬运机器人可分为 __________ 、 __________ 、 __________ 、 __________ 和关节式搬运机器人。 6.码垛机器人工作站按进出物料方式可分为 __ ___ 、 _____ __ 、___ __ __ 和四进四出等形式。 7.装配机器人常见的末端执行器主要有__ ___ 、 _____ __ 、___ __ __ 和 。 8.弧焊系统是完成弧焊作业的核心装备,主要由 、送丝机、 和气瓶等组成。 9.目前工业生产应用中较为普遍的涂装机器人按照手腕构型分主要有两种: 涂装机器人和 涂装机器人,其中 手腕机器人更适合用于涂装作业。 二、判断(每题2分,共20分) ( )1.涂装机器人的工具中心点( TCP )通常设在喷枪的末端中心处。 ( )2.一个完整的点焊机器人系统由操作机、控制系统和点焊焊接系统几部分组 成。 ( )3. 工业机器人是一种能自动控制,可重复编程,多功能、多自由度的操作机。 ( )4.工业机器人的腕部传动多采用 RV 减速器,臂部则采用谐波减速器。 ( )5.在直角坐标系下,机器人各轴可实现单独正向或反向运动。 ( )6.当机器人发生故障需要进入安全围栏进行维修时,需要在安全围栏外配备 安全监督人员以便在机器人异常运转时能够迅速按下紧急停止按钮。 ( )7.示教时,为爱护示教器,最好戴上手套。 ( )8.机器人示教时,对于有规律的轨迹,原则上仅需示教几个关键点。 ( )9.离线编程是工业机器人目前普遍采用的编程方式。 ( )10.根据车间场地面积,在有利于提高生产节拍的前提下,搬运机器 人工作站可采用 L 型、环状、“品”字、“一”字等布局。 三、选择(每题2分,共20分) 1.通常所说的焊接机器人主要指的是( )。 ①点焊机器人;②弧焊机器人;③等离子焊接机器人;④激光焊接机器人 A. ①② B. ①②④ C. ①③ D. ①②③④ 2.工业机器人一般具有的基本特征是( )。 ①拟人性;②特定的机械机构;③不同程度的智能;④独立性;⑤通用性 A. ①②③④ B. ①②③⑤ C. ①③④⑤ D. ②③④⑤ 3.按基本动作机构,工业机器人通常可分为( )。 ①直角坐标机器人;②柱面坐标机器人;③球面坐标机器人;④关节型机器人 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ 4.操作机是工业机器人的机械主体,是用于完成各种作业的执行机构。它主要哪由几部分组成( ) ①机械臂;②驱动装置;③传动单元;④内部传感器 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ 5.工业机器人常见的坐标系有( )。 ①关节坐标系;②直角坐标系;③工具坐标系;④用户坐标系 A. ①② B. ①②③ C. ①③④ D. ①②③④ 6.对工业机器人进行作业编程,主要内容包含( )。 ①运动轨迹;②作业条件;③作业顺序;④插补方式 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ 7.依据压力差不同,可将气吸附分为( )。 ①真空吸盘吸附 ②气流负压气吸附 ③挤压排气负压气吸附 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ①②③ 8.搬运机器人作业编程主要是完成( )的示教。 ①运动轨迹 ②作业条件 ③作业顺序 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ①②③ 9.涂装条件的设定一般包括( )。 ①涂装流量;②雾化气压;③喷幅(调扇幅)气压;④静电电压;⑤颜色设置表 A. ①②⑤ B. ①②③⑤ C. ①③ D. ①②③④⑤ 班级 姓名 学号 ---------------------------------------------密-------------------------------------封---------------------------------线----------------------------------------- -封

移动机器人控制系统设计

? 197 ? ELECTRONICS WORLD?技术交流 移动机器人控制系统设计 广东工业大学 侯晓磊 随着移动机器人在人们社会生活中的地位不断提高,设计一种 可靠、稳定的机器人控制系统越发的变得重要起来,以NI公司的MyRIO控制器以其安全可靠、编程开发简单而脱颖而出。本文基于上述控制器、L298N电机驱动芯片Labview设计一种移动机器人控制软硬件系统系统,经验证,该系统运行稳定、可靠、高效。 1.前言 新一轮科技革命引发新一轮产业革命。“互联网+制造”构建工业4.0,智能制造成为我国由制造大国向制造强国转变的关键一步,移动机器人作为智能制造中的一个组成部分,作用越发的变得举足轻重。本文给出一种以MyRIO+L298N+Labivew的移动机器人控制系统。 2.IN MyRIO控制器 NI myRIO是NI最新设计的嵌入式系统设计平台。NI myRIO中内含双核ARM Cortex-A9,实时性高,并且还可以便捷定制FPGA I/ O,给开发设计人员提供更好的设计复杂系统的平台。 NI myRIO作为可重配置控制器具有以下重要特点: 易于上手使用:引导性安装和启动界面可使开发人员更快地熟悉操作,协助开发人员快速了解工程概念,完成设计任务。编程设计简单,利用实时应用、内置WiFi等功能,开发人员可以实现远程部署应用,“无线”操控。 板载资源众多:有丰富的数字I/O接口,提供SPI串行外设接口、PWM脉宽调制输出端口、正交编码器输入端口、UART异步收发器端口和I2C总线接口、多个单端模拟输入、差分模拟输入和带参考的模拟输入等可供选择的资源。 另外,NI MyRIO还提供可靠性能较好的控制器保护电路,防止由于意外操作造成控制器不可恢复性损坏,总之,NI MyRIO为开发人员提供了一个编程简易,设计电路方便,不用刻意担心意外操作而影响控制器使用的平台。 3.L298N电机控制芯片 L298N是一种用来驱动电机的集成电路,可以较稳定的输出平稳电流和较强的功率。工作均电流为2A,最高可达4A,最高输出电压为50V,能够带动带有感性元件的负载。控制器可以直接通过输入输出口与电机驱动芯片联接,从而方便控制驱动芯片的输出。如将芯片驱动直流电机时,可以直接与步进电机相联接,通过调节控制器输出实现步进电机的的正反转功能当控制直流电机时,可以通过调节控制芯片的电压信号的极性,PWM波的占空比,从而实现直流电机转速和转向的调节。4.系统硬件部分设计 系统采用MyRIO整体框架,外围增设电机驱动电路、避障驱动电路、里程计电路、液晶显示电路、陀螺仪电路。通过MyRIO主控制发送控制信号驱动移动机器人运动,实时通过外围传感器获取位置信息反馈给主控制 器,然后控制器通过闭环系统调节当前位置以保证对目标位置的追踪。 图1 5.系统软件部分设计 系统软件部分采用经典控制理论的闭环控制系统,将电机、主控制器和外设传感器构成闭环系统,通过调节闭环统的参数,来使 移动机器人以较小偏差追踪按照预定轨迹。 图2 6.结束语 本文介绍了基于NI MyRIO控制器设计移动机器人控制系统,通过仿真和实物测试,能较好的完成对任务的追踪踪。 参考:From Student to Engineer:Preparing Future Innova-tors With the NI LabVIEW RIO Architecture https://www.doczj.com/doc/8c2577693.html,.2014-04-01;王曙光,袁立行,赵勇.机器人原理与设计.人民邮电出版社,2013 。

智能移动机器人

智能移动机器人 近年来,随着机器人研究的不断发展,机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透,结合这些领域的应用特点,各种各样的具有不同功能的机器人被研制出来,并且在不同的应用领域都得到了广泛的应用。 本文主要设计一个配置机械手的智能移动机器人,可以调速、转弯、抓取物体。涉及到双目摄像头定位、激光测距、电机控制、压力传感器等技术。 一、系统总体结构图 机器人系统主要由机械系统、驱动控制系统、视觉系统、传感器系统、上位机系统、电源系统以及人机交互系统等组成。 系统总体结构图如下: 智能机器人平台采用了主从结构的分布式处理方式,由上位机系统来协调控制各个子模块系统。各个子系统都有自己的数据处理机制,数据处理都在本模块的DSP处理器中完成。上位机只是负责数据融合、任务分解、策略选择制定、协调控制各子模块等工作。当上位机需要某个模块的数据时,子模块向上位机提供该模块经过处理以后的数据。由于大量的数据处理都在各个子模块中完成,上位机得到的都是经过处理后的小量数据,大大减少了上位机的负担。采用这种方式既提高了上位机的效率,又增加了系统的稳定性,方便系统的维护。 二、机械手

该机械手的设计仿照人类手臂的构造,总共有五个自由度,包括抬手臂转动关节,肩转动关节,肘转动关节,腕转动关节,手爪旋转关节与手爪开闭关节。这种多自由度的设计使得机械手具有较大的灵活度,以适应抓取不同目标物体的要求。 三、控制系统 1、感知系统 感知系统也就是传感器系统,本智能机器人系统的传感器系统可以只包含两个传感器,一个是测障、测距用激光传感器,一个是抓物时压力感测的压力传感器。 红外测距传感器(简称PSD:Poison Sensitive Detector): 通常采用光学三角测量方法来确定机器人同物体之间的距离:传感器的红外发光管发出红外光,当红外光没有碰到障碍的时候,红外光保持前行;当红外光碰到障碍的时候,红外光反射回来,并进入探测器。这样,在反射点,发射器,探测器之间形成一个三角形,探测器通过镜面反射,将红外光射入一个线性CCD中,由CCD测量反射光的角度,并由角度的大小来计算障碍物的距离。本机器人系统配置4路PSD传感器,分别以接近于90度的角度间距安装于机器人的前、后、左、右四个方向上和机械臂抓手的手掌内。 图2 PSD传感器位置示意图 压力传感器: 测得与物体接触的压力值返回给DSP分析处理:是否继续抓紧动作。装在机械臂抓手的每个手指上。 传感器系统结构图

机器人技术及其应用结课论文

大学 机 器 人 技 术 及 应 用 结 课 论 文

智能引领未来 摘要: 智能引领未来,机器人能力将远胜人类,这不是梦想;未来的机器人也能自主的学习和思考,工作能力将远远超过人类,能承担大量人类所不能及的工作,进一步推动智能科学的发展,促进社会的进步,促进经济的高速增长,而实现智能化必须依靠强有力的硬件系统,就机器人而言,其身上集成了多种处理器、存储器与大量的传感器,设想,当这些器件不断地走向高端化、微型化、进一步集成化,那么机器人的处理速度将进一步提高,质量与体积将大大减小,机器人将越来越”聪明“。 关键词: 机器人、智能、硬件系统、高端化、集成化、微型化、聪明。 引言: 现在的机器人与人类比较起来,机器人不能自主学习与自主思考,缺乏情感,必须需要接收人的命令才能执行相关命令,或者事先就把各种命令存储到机器人的大脑中,有需要的时候就执行命令。随着集成电路的飞速发展,处理器、存储器、传感器等电子元件的高端化、微型化、集成化,机器人的处理速度将大大提高,质量与体积将大大减轻,机器人会变得越来越”聪明“。 集成电路前景优越 芯片即集成电路产业是国民经济和社会发展的战略性、基础性、先导性产业,在计算机、消费类电子、网络通信、汽车电子等几大领域起着关键作用,是全球主要国家或地区抢占的战略制高点,尤其是发达国家在这一领域投入了大量创新资源,竞争日趋激烈。 随着技术的不断进步,新的元件结构和材料上的变革都将对机器人的发展战略起到决定作用。在晶圆代工产业,14nm/16nm的FinFET器件已取得了一定的发展。拥有较低泄漏率和更高速度的低功率晶体管备受瞩目。3DNAND使平面NAND 降到20nm以下,创造出外形更小巧、位密度更高的产品。 为了改进3D设备的性能,未来的逻辑芯片和晶圆代工设备的解决方案需要采用选择性外延与高k金属栅电极材料加工工艺,以提高晶体管的速度,降低泄漏率。低功耗、高性能的晶体管则能丰富移动设备的功能,同时延长电池寿命, 3DNAND需要HAR蚀刻、阶梯绘图、多层堆叠沉积和高选择性硬模等技术的支持,从而在小巧的外形空间内实现高密度存储,这对智能化设备,如对机器人来说简直就是如虎添翼啊! 随着LED产业发展越来越趋于健康和理性,LED领域设备需求也更多来自于新工艺、新技术的驱动,而非简单生产规模的扩张,比如倒装芯片与高压芯片被认为是目前最具有发展前景的LED芯片技术,而这两种技术也带动了深槽刻蚀设备和金属反射层镀膜设备等新设备、新工艺的需求。除此之外,还有AlN镀膜设备、高亮度红黄光芯片刻蚀设备等设备的需求。 集成电路引导未来生活 一张0.5毫米厚的世博会门票,其“真实面目”是个集成电路产品。门票里装了RFID芯片,当门票靠近读卡机时,门票上的线圈会感应出电流,电流便驱

工业机器人技术与应用》试卷a

《工业机器人技术与应用》试卷 (A ) 一、填空(每空1分,共30分) 1.按照机器人的技术发展水平,可以将工业机器人分为三代 ___ _ ___ 机器 人、 ____ __ _ 机器人和 ___ ____ 机器人。 2.机器人行业所说的四巨头是__________ 、 __________ 、 __________ 、__________。 3.机器人常用的驱动方式主要有_____ _ ____、 ____ __和______ ____ 三种基本类型。 4.一般来说,机器人运动轴按其功能 可划分为 __ ____ 、 _ 和工装轴,________ 和工装轴统称 _______。 5.从结构形式上看,搬运机器人可分为 __________ 、 __________ 、 __________ 、 __________ 和关节式搬运机器人。 6.码垛机器人工作站按进出物料方式可 分为 __ ___ 、 _____ __ 、___ __ __ 和四进四出等形 式。 7.装配机器人常见的末端执行器主要有__ ___ 、 _____ __ 、___ __ __ 和 。 8.弧焊系统是完成弧焊作业的核心装 备,主要由 、送丝机、 和气瓶等组成。 9.目前工业生产应用中较为普遍的涂装 机器人按照手腕构型分主要有两种: 涂 装 机 器 人 和 涂装机器人,其中 手腕机器人更适合用于涂装作业。 二、判断(每题2分,共20分) ( )1.涂装机器人的工具中心点 ( TCP )通常设在喷枪的末端中心处。 ( )2.一个完整的点焊机器人系统 由操作机、控制系统和点焊焊接系统几部分组成。 ( )3. 工业机器人是一种能自动控制,可重复编程,多功能、多自由度的操作机。 ( )4.工业机器人的腕部传动多采 用 RV 减速器,臂部则采用谐波减速器。 班级 姓名 学号

工业机器人技术应用

2018年江苏省高等职业院校技能大赛 “工业机器人技术应用”赛项竞赛规程 一、赛项名称 工业机器人技术应用 二、竞赛目的 赛项以“中国制造2025”规划为背景,针对装备制造业转型升级对岗位技能提升的要求,引导职业院校关注行业在“工业机器人技术应用”方面的发展趋势及新技术的应用,促进工学结合人才培养模式和课程的改革与创新。通过技能大赛,展示参赛选手维护、调试、操控机器人的技能,检阅参赛队组织管理、团队协作、工作效率、质量与成本控制、安全意识等职业素养,提升高职院校专业教师的指导水平,以赛促教,为工业机器人及系统在企业中的应用提供人才保障。 三、竞赛方式 竞赛为团体赛。每支参赛队最多由6人组成,其中领队1人(可由指导教师兼任),参赛选手3人(其中队长1人),指导教师2人。 四、竞赛内容 参赛选手在规定时间(4小时30分钟)内,以现场操作的方式,根据赛场提供的有关资料和赛项任务书,完成基本赛项任务及综合赛项任务。 基本赛项任务: 1.生产线空间位置调整、传感器安装及基本功能调试。 2.六关节机器人手爪的安装及手爪控制设备的安装调试。 3.六关节机器人参数设定、标定、现场示教编程及复现;六关节机器人安全工作区间建立。 4.AGV机器人上部输送线安装与调试;工业以太网络连接等。

5.按任务要求完成机器视觉系统的设定、流程编辑,实现托盘流水线上的缺陷工件检测和工件形状种类的识别、工件库建立及坐标变换。 6.完成满足控制要求的立库码垛机和主控系统的人机界面及PLC 控制程序编制。 7.主控PLC、触摸屏、六关节机器人、流水线、立体仓库的网络建立和程序联调测试。 综合赛项任务: 1.由裁判将放有工件的托盘随机摆放到立库各仓位中,由立库码垛机根据赛项任务书的要求,依次取出托盘并放置到磁导AGV小车上。 2.磁导AGV小车每次可以携带3个托盘,沿着磁导线运动并对接到托盘流水线,自动完成立库与托盘流水线之间的工件运输。 3.托盘流水线上设置了视觉检测系统,通过对托盘上的工件进行识别,区分出不同的工件;并将托盘中工件的坐标数据传送到主控PLC 中。 4.由主控PLC通过工业网络操控多关节机器人实现所有工件的抓取、摆放和装配。 1)选用合适的工具自动抓取托盘上不同类型的工件,对合格工件和缺陷工件进行分拣; 2)根据赛项任务书的要求,将抓取的合格工件摆放在装配流水线上的相应位置以完成装配。工件在装配流水线上的具体摆放方式以及装配要求在赛项任务书中有明确规定。 五、竞赛试题 (一)采取提前公开竞赛样题的方式进行比赛,赛前一个月公布样题。 (二)备有10套以上竞赛用试题,每场次比赛试卷由赛点裁判组

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