机器人控制-捡拾乒乓球机器人实验
“机器人控制”课程总结报告
机器人控制
设计方案
——捡拾乒乓球机器人
姓名：李铃年级：2011级
系别：信息工程学院计科（师）
学号：1111000048
同组人姓名：杨晨年级：2011级
系别：信息工程学院计科（师）
同组人学号：1111000054
2013年4月17日
第 1 页
一、功能描述
众所周知，乒乓球运动是一种世界流行的球类体育项目，同时它也是我们中国的国球，我们的乒乓球健将取得世界乒乓球比赛的大部分冠军，甚至多次包揽整个赛事的所有冠军。这项运动老少咸宜，又不需要十分复杂的运动场地和器械，因此受到大多数人的喜爱，越来越多的人也开始学习打乒乓球。
但是在打乒乓球的过程中总有一件事让打球的人很头疼，那就是捡球。现时的乒乓球直径40.00毫米，比一个鸡蛋还要小，其重量为2.6~2.8克，也比较轻，不太容易捡拾。每当要捡起一个乒乓球的时候，捡球的人就要弯一次腰，对于长期从事这项工作的人来说是一个很大的身体负担。
正因为如此，设计一种能够代替人捡拾平乒乓球的机器人就有了它的重要性。这种机器人能够又好又快的将散落在地面上的乒乓球捡起，并且把不同颜色的乒乓球分类，然后放入指定的位置进行回收，以便下一次的使用。
尽管这个机器人所实现的功能相对来说十分简单，但是它确实能帮助人类完成工作，减少人类的负担，这也是机器人的重要使命。
二、模块划分
应用RoSys机器人实现捡拾乒乓球机器人的功能，其模块划分状况如下图：
详细步骤如下：
三、程序流程图
四、设计的拓展
由于捡拾乒乓球机器人可实现基本的功能，因此可以对其进行扩展，下面分别从内部和外部进行拓展。
内部：在程序中加入光敏传感器模块，实现亮灯捡球；在程序中加入寻迹模块，实现记录球的轨迹。
外部：改变连杆机构的形状和大小，可用来捡拾其它运动器材，如羽毛球、网球、篮球等；加入LED显示模块，实现记录比赛分数；加入蜂鸣器模块，实现捡到球就发音，以记录数量。
乒乓球拾取机器人
乒乓球拾取机器人 一、总体方案设计 由于要使用乒乓球拾取机器人的场所多为乒乓球赛场，而赛场一般比较宽敞，且地面平整，而且乒乓球形状规则，体重轻，为了设计小巧简便的乒乓球拾取机器人，首先要选择合适的机械臂的运动形式。 对于直角坐标型机器臂，这种机器臂臂部由三个相互正交的移动副组成。带动腕部分别沿X、Y、Z三个坐标轴的方向作直线移动。结构简单，运动位置精度高。但所占空间较大，工作范围相对较小。在乒乓球赛场妨碍了运动运的运动，且平时放置时占地面积大。 对于关节型的机器臂，由动力型旋转关节和前、下两臂组成。关节型机器人以臂部各相邻部件的相对角位移为运动坐标。动作灵活，所占空间小，工作范围大，能在狭窄空间内饶过各种障碍物。乒乓球机器人使用场地较好，使用关节型结构复杂，不够简便。 对于极坐标型机械臂，臂部由两个转动副和一个移动副组成。产生沿手臂轴X的直线移动，绕基座轴Y的转动和绕关节轴Z的摆动。其手臂可作绕Z轴的俯仰运动，能抓取地面上的物体。通过俯仰来实现上下移动，动作不够灵活，占地面积达，工作范围小。 对于圆柱坐标型机械臂，臂部由一个转动副和两个移动副组成。相对来说，所占空间较小，工作范围较大。 综上，选择圆柱坐标型机械臂是比较合适的。它所占空间较小，工作范围较大，动作比较灵活，且结构相对简单。腰部考电动机带动旋转，肩关节的上下移动是通过电动机转动啮合齿条来实现的，小臂的伸缩是通过气动来实现的。 其次要选择合理的行走机构由于赛场一般比较宽敞，且地面平整，所以选择轮式行走方式是比较合适的。 综上机器人的总体方案图如下 另外，乒乓球在比赛场分布散乱，需要乒乓球能够识别乒乓球的位置，然后
机器人控制技术论文
摘要 为使机器人完成各种任务和动作所执行的各种控制手段。作为计算机系统中的关键技术，计算机控制技术包括范围十分广泛，从机器人智能、任务描述到运动控制和伺服控制等技术。既包括实现控制所需的各种硬件系统，又包括各种软件系统。最早的机器人采用顺序控制方式，随着计算机的发展，机器人采用计算机系统来综合实现机电装置的功能，并采用示教再现的控制方式。随着信息技术和控制技术的发展，以及机器人应用范围的扩大，机器人控制技术正朝着智能化的方向发展，出现了离线编程、任务级语言、多传感器信息融合、智能行为控制等新技术。多种技术的发展将促进智能机器人的实现。 当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。 PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。 它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti 和Td）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。 关键词：机器人，机器人控制，PID，自动控制
目录 摘要.......................................................... I 第1章绪论................................................ - 1 - 1.1机器人控制系统 (1) 1.2机器人控制的关键技术 (1) 第2章机器人PID控制...................................... - 2 - 2.1PID控制器的组成 (2) 2.2PID控制器的研究现状 (2) 2.3PID控制器的不足 (3) 第3章 PID控制的原理和特点 ................................ - 4 - 3.1PID控制的原理 (4) 3.2PID控制的特点 (5) 第4章 PID控制器的参数整定 ................................ - 5 -后记...................................................... - 6 -
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。
机器人与自动化技术
机器人与自动化技术 “机器人、无处不在的屏幕、语音交互，这些都将改变我们看待‘电脑’的方式。一旦看、听、阅读能力得到提升，你就可以以新的方式进行交互。”----比尔?盖茨在某电视节目中，预测未来科技领域的下一件大事时表示：机器人与自动化技术将成为未来发展的一大趋势，可以改变世界！ 工业机器人的应用，正从汽车工业向一般工业延伸，除了金属加工、食品饮料、塑料橡胶、3C、医药等行业，机器人在风能、太阳能、交通运输、建筑材料、物流甚至废品处理等行业都可以大有作为。 当然，即将“改变世界”的机器人不仅仅具有代替人工的价值，在很多人类无法实现的领域也将出现机器人的身影。譬如，派送采矿机器人到月球和小行星上采挖稀土矿，将有望成为现实。 而更令比尔?盖茨寄予厚望的是机器人将像“电脑”一样改变人类的生活。 日本早稻田大学研究人员推出一种新型仿人型家务机器人。它集安全性、可靠性和灵巧性于一身，还具有仿人脸的外观。在工作时，它将一名男子抱下床，与他聊天并为他准备早餐。由于拥有和成年女性大小相当的灵巧双臂、双手，这种机器人能够用夹子将面包从面包机中取出，而丝毫不弄碎它。 英国阿伯丁大学启动了一项新的研究计划，在3年内研发出允许机器人与人类进行交谈，甚至讨论具体决定的系统……。 作为先进制造业中不可替代的重要装备，工业机器人已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。 在机器人市场中，目前80%的市场份额仍由跨国公司占有，其中瑞典ABB、日本发那科FANUC、日本安川yaskawa和德国库卡KUKA四大企业则是市场第一梯队的“四大金刚”。其它有瑞士史陶比尔Staubli、德国克鲁斯CLOOS、德国百格拉、德国徕斯、德国斯图加特航空航天自动化集团（STUAA）、意太利瀚博士hanbs、意大利柯马COMAU、英国Auto Tech Robotics等。 目前国内生产机器人的企业主要有：中科院沈阳新松机器人自动化股份有限公司、芜湖埃夫特智能装备有限公司、上海新时达机器人有限公司、安川首钢机器人有限公司、哈工大海 尔机器人有限公司、南京埃斯顿机器人工程有限公司、广州数控设备有限公司、上海沃迪自动化装备股份有限公司等。 2015年，中国机器人市场需求预计将达35000台，占全球比重16.9％，成为全球规模最大的市场。 一、机器人的系统构成 由3大部分6个子系统组成。 3大部分是：机械部分、传感部分、控制部分。 6个子系统是：驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人-环境交互系统、人-机交互系统、控制系统。
自动捡球机器人的机械结构设计
摘要 该机器人主要应用在乒乓球比赛场和训练场上，它有自动捡乒乓球和自动送乒乓球的功能。虽然，现在市面上有很多智能的机器人已经应用到我们的日常生活当中，但是并没有专门应用在乒乓球场上的机器人。在乒乓球场上，在比赛或者训练的时候，地面上肯定会有很多出界和无效的乒乓球。现在，我们一般主要还是通过人工的方法来捡球和送球，这明显降低了工作的效率和提高了工作人员的劳动强度。因此，如果我们将智能机器人应用在乒乓球场上，实现捡球和送球的自动化，这将会大大提高我们的工作效率和降低了工作人员的劳动强度。所以将自动捡球机器人应用在乒乓球场上，这将会有很大的市场发展潜力。 在本设计论文中，主要是自动捡球机器人机械结构部分的设计。用UG NX 6.0软件构建出自动捡球机器人的立体模型，并对各部分的运动机构进行分析说明。最后，用AutoCAD2008软件绘制出相应零部件的工程图和机器人的装配图。本文详细讨论了机器人机械结构的设计。首先，为了更好地理解机械结构的设计思路，在开始的时候，就引入了总体的设计方案。然后，对各个主要的机构进行详细的设计和分析。最后，介绍了设计的总体效果。 关键词：机器人，机械结构，UG NX 6.0
Abstract This designed robot which can pick up table tennis and take back table tennis automatically is used in the completive and training field. Although it is a lot of intelligent robots on the market have been applied to our daily life, seldom of deliberate robots are used in the field of table tennis. In the table tennis field, when we are in the training or competition, there will be a lot of table tennis which are out of pool table and invalid table tennis in the ground certainly. Today, we often pick up and take back table tennis artificially, and it can reduces work efficiency and raise our labor intensity obviously. Therefore, if we can apply the intelligent robots to the table tennis field, which can pick up and take back table tennis automatically, that will greatly improve our work efficiency and reduce the work efficiency of the staff greatly. Therefore, in the table tennis field, the applications of robot which can pick up and take back table tennis automatically will have a great commercial potential. In this dissertation about the design concerning the robot, it mainly relate to the design of mechanical structure. And also, I construct the stereoscopic model of the robot which can pick up and take back table tennis automatically with the help of the UG NX 6.0 software, and make an analysis show of the kinematical mechanism. Finally, I draw the engineering drawing of the appropriate parts and assembly drawing with the help of the AutoCAD2008 software. This paper discusses mechanical structure of the robot minutely. first of all，I introduce the overall design ideas in order to make a better comprehension.. Afterwards, I analyze the designed mechanism in detail. At last, I introduce the gross impressions of the design. Key words：Robot, Mechanical structure, UG NX 6.0
(完整版)捡球机器人简介
智能捡球机器人 作者：田伟，郭萧 所在院校：北方民族大学一、背景简介 随着社会科技文明的不断发展，智能化逐渐走进人们日常生活中。由于人们惰性带来的一系列身体问题逐渐引起人们对体育运动的重视。如果能将体育运动中一些服务性的工作交给机器人来完成，那么体育运动就达到了一种自动化加娱乐性双重效果了。 介于此，我们由球场上散乱的球类入手，开发了此款智能捡球机器人。此机器人以freescalek60芯片为主控，用两只线性CCD模块作为寻找小球的“眼睛”，并能将搜寻的图像实时显示，真正达到一种智能捡球的功能。 二、硬件设计 该捡球机器人以飞思卡尔公司的kenitis系列的k60芯片作为主控芯片，利用两只线性CCD作为传感器采集视野中所有敏感点并将其返回到k60主控中，然后软件程序对返回的信号进行滤波等操作，将此信号对比分析并实时在液晶屏上显示此信号，经过一系列分析操作后，控制机器人运动到目标小球的后方，并转动收纳电机将球收入到指定位置，搜寻过程中，该机器人需在不同方位进行搜寻，因此加入一个控制舵机，这样便可以全方位，无死角的对各个方向进行检测和控制，以此便完成了一个智能捡球的任务。 三、软件设计
该系统软件设计实在IAR Embedded Workbench开发调试环境下采用纯c语言编程实现的，该设计包括线性CCD采集图像处理程序设计，液晶显示屏点对点显示程序设计，舵机控制程序设计，以及机器人移动捡球部分的控制程序设计，其中最复杂的当属所有模块有逻辑的组合在一起，整体实现功能的接口部分的程序。 四、捡球测试 通过捡球原理与机械硬件结构的结合，搭建出最终机器人模型。整体装配过程中，需对摄像头角度等进行测定范围，将其视野能达到最大化用乒乓球来模拟目标球，散乱放置在指定区域中，进行在线调试，将所有参数设定到最佳之后，捡球机器人的初步调试工作完成，即可将程序烧录到主控制器的FIASH中，实现机器人的脱机运行。接下来进行二次测试：分别在机器人近距离处的周边放置乒乓球，依次检查在不同球分布位置不同条件下的捡球动作执行效果；然后将机器人周边的球取走，检查机器人在找不到球的情况下的动作执行效果。完成以上测试后，再次调整实际运动所需的各项参数，再次检查。经过多次实际运行测试，机器人能够基本顺利进行各项动作。 五、总结 这个智能捡球机器人能够大大减缓在乒乓球或者网球训练过程中因人工收集而造成的效率低下，工作量大的弊端，并且设计的机器人捡球，更能提高人们对一些球类运动的积极性，一方面解决了人工方面的繁琐工作，一方面提高了人们的兴趣。
机器人控制-捡拾乒乓球机器人实验
“机器人控制”课程总结报告 机器人控制 设计方案 ——捡拾乒乓球机器人 姓名：李铃年级：2011级 系别：信息工程学院计科（师） 学号：1111000048 同组人姓名：杨晨年级：2011级 系别：信息工程学院计科（师） 同组人学号：1111000054 2013年4月17日 第 1 页
一、功能描述 众所周知，乒乓球运动是一种世界流行的球类体育项目，同时它也是我们中国的国球，我们的乒乓球健将取得世界乒乓球比赛的大部分冠军，甚至多次包揽整个赛事的所有冠军。这项运动老少咸宜，又不需要十分复杂的运动场地和器械，因此受到大多数人的喜爱，越来越多的人也开始学习打乒乓球。 但是在打乒乓球的过程中总有一件事让打球的人很头疼，那就是捡球。现时的乒乓球直径40.00毫米，比一个鸡蛋还要小，其重量为2.6~2.8克，也比较轻，不太容易捡拾。每当要捡起一个乒乓球的时候，捡球的人就要弯一次腰，对于长期从事这项工作的人来说是一个很大的身体负担。 正因为如此，设计一种能够代替人捡拾平乒乓球的机器人就有了它的重要性。这种机器人能够又好又快的将散落在地面上的乒乓球捡起，并且把不同颜色的乒乓球分类，然后放入指定的位置进行回收，以便下一次的使用。 尽管这个机器人所实现的功能相对来说十分简单，但是它确实能帮助人类完成工作，减少人类的负担，这也是机器人的重要使命。
二、模块划分 应用RoSys机器人实现捡拾乒乓球机器人的功能，其模块划分状况如下图：
详细步骤如下：
三、程序流程图
四、设计的拓展 由于捡拾乒乓球机器人可实现基本的功能，因此可以对其进行扩展，下面分别从内部和外部进行拓展。 内部：在程序中加入光敏传感器模块，实现亮灯捡球；在程序中加入寻迹模块，实现记录球的轨迹。 外部：改变连杆机构的形状和大小，可用来捡拾其它运动器材，如羽毛球、网球、篮球等；加入LED显示模块，实现记录比赛分数；加入蜂鸣器模块，实现捡到球就发音，以记录数量。
机器人控制技术论文
机器人技术论文 机器人技术论文 摘要 为使机器人完成各种任务和动作所执行的各种控制手段。作为计算机系统中的关键技术，计算机控制技术包括范围十分广泛，从机器人智能、任务描述到运动控制和伺服控制等技术。既包括实现控制所需的各种硬件系统，又包括各种软件系统。最早的机器人采用顺序控制方式，随着计算机的发展，机器人采用计算机系统来综合实现机电装置的功能，并采用示教再现的控制方式。随着信息技术和控制技术的发展，以及机器人应用范围的扩大，机器人控制技术正朝着智能化的方向发展，出现了离线编程、任务级语言、多传感器信息融合、智能行为控制等新技术。多种技术的发展将促进智能机器人的实现。 当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。 PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。 它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti和Td）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。 关键词：机器人，机器人控制，PID，自动控制
第1章引言 机器人控制的关键技术 关键技术包括： (1)开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。 (2)模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux 上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。 (3)机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。 第2章机器人PID控制 2.1 PID控制器的组成 PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e (t)与输出u (t)的关系为u(t)=Kp(e((t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt) 式中积分的上下限分别是0和t， 因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s)； 其中Kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。 它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti和Td）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。 首先，PID应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样PID就可控制了。 其次，PID参数较易整定。也就是，PID参数Kp，Ti和Td可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化，PID参数就可以重新整定。 2.2 PID控制器的研究现状 虽然有这些缺点，PID控制器是最简单的有时却是最好的控制器。 目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。 2.3 PID控制器的不足 在一些情况下针对特定的系统设计的PID控制器控制得很好，但它们仍存在一些问题需要解
机器人运动控制器
TB04-2372.jtdc-1 机器人控制标准包 机器人运动控制器 我们在机器人控制上拥有丰富的经验。除了标量机器人和２维并行机构的机器人是做为选项。其他机械机构的机器人我们提供了特殊控制技术。链接型和并行机构的机器人可以像自动机械一样运行。■优点 ◆有效运用于内部研发能够短期内使自己研发的产品稳定动作。 ◆追求独特的技术能够用于研发特殊组装和动作的机器人，并投入生产现场。◆技术知识保密自己开发技术知识的保密 ◆应用于自动机械可以应用于加工机械以及装配机械之类的生产机械的操作和运转 ■机构变换 ◆直交系列机器人◆标量机器人◆２维并行机构机器人◆垂直多关节机器人◆６维并行机构机器人 〈标准〉〈选项〉〈选项〉〈独特〉〈独特〉 ■正确的轮廓控制■按控制周期变换机构■正确的轨迹 按控制周期执行机构变换，实现插补之间的接合部的圆滑轨迹控制。可应用于精密加工。 ■运行程序（技术语言?Ｇ语言） 像去除加工毛刺及钻孔机械，使用输出ＣＡＭ的Ｇ语言文件来实现ＤＮＣ运行。 ■拥有丰富技能对应实际生产中的作业 通过可选项，能够用于搬运，加工，熔接，去除毛刺，装配等生产机械的操作和运行。◆可选项机能例 宏机能，多任务，扭矩指令（贴接?控制力度）ＤＮＣ运行触摸屏 插补前的加减速Ｓ字加减速手动脉冲发动器，高精度制动开关（接触开关）接线?法线控制 同频同步平行轴控制■触摸屏及专用ＰＣ软件 ■触摸屏例 ■专用ＰＣ画面例 使用触摸屏或ＰＣ也可以操作。■动作机构计算的可２次开发 我们的经验可以对应您的特殊需求。 另外，你也可以自行开发动作机构变换软件。■应用于机器人控制的运动控制器◆ＳＬＭ４０００机器人规格 单板独立单机工作４轴脉冲列输入３２ 输出３２ＲＳ２３２／ＵＳＢ ◆ＰＬＭＣ４０机器人规格ＰＬＣ动作 ４轴脉冲列输入１６输出１６ＲＳ２３２可使用通用ＰＬＣ扩展（梯形 ?ＩＯ? 模拟等） ◆ＰＬＭＣ－ＭⅡＥＸ机器人规格ＭＥＣＨＡＴＲＯＬＩＮＫ－Ⅱ 标准４／９／１６轴最大３０轴可使用通用ＰＬＣ扩展（梯形?ＩＯ?模拟等） ◆多軸运动功率放大器机器人规格多轴伺服功放一体型最大７轴输入４２输出４２可节省配线节省成本 A B a1 a2a3Accurate contour Uncontrolled path by simple positioning Calculation at each sampling time
乒乓球追踪机器人设计
课程设计 设计题目：乒乓球追踪机器人设计 系别：自控系 班级：测控本091班 学号： 2009308120 学生姓名：刘礼旭 指导教师：祝尚臻 职称：讲师 起止日期：2012 年 7 月 9 日起——2012年7月13日止
沈阳工程学院 课程设计任务书 课程设计题目：乒乓球追踪机器人设计 系别自控系班级测控本091班 学生姓名刘礼旭学号 2009308120 指导教师祝尚臻职称讲师 课程设计进行地点：实训F430 任务下达时间： 12年 7月9日 起止日期： 12年7月9日起——至12年7月13日止教研室主任吕勇军 2012年 7月 9 日批准
乒乓球追踪机器人设计 1设计目的及基本要求： 1.1设计目的 （1）了解机器人技术的基本知识以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等相关技术。 （2）初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论，并应用于所设计的机器人中。 （3）通过学习，具体掌握机器人的控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。 1.2基本要求 （1）要求设计一个能追踪乒乓球的机器人。 （2）要求设计机器人的行走机构，控制系统、传感器类型的选择及排列布局。（3）要求机器人具有乒乓球追踪功能，避障功能（不能撞到障碍物上）。 1.3 发挥部分 自由发挥 2对设计论文撰写内容、格式、字数的要求； （1）课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。 （2）学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。（3）论文要求打印，打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。 （4）课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。 3时间进度安排； 顺序阶段日期计划完成内容备注 1 2012.7.9 讲解主要设计内容，学生根据任务书做出原始框图打分 2 2012.7.10 检查框图及初步原理图完成情况，讲解及纠正错误打分 3 2012.7.11 检查逻辑图并指出错误及纠正；讲解原理图绘制及报告书写打分 4 2012.7.12 继续修正逻辑图，指导原理图绘制方法，布置答辩打分 5 2012.7.13 答辩、写报告打分 2012-7-9
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+
智能机器人的控制技术前景分析
智能机器人的控制技术前景分析 随着科学技术的发展，机器人控制技术也日渐成熟，不仅在力矩和位置控制等基础技术上有所进步，在智能化控制上也有显著提高。可是机器人基础控制技术尽管比较完善，但是想要得到进一步提升却有很大难度，因此，智能化发展成为了机器人控制技术的研发方向，该技术上突破会给基础控制技术的发展带来契机，本文重在研究机器人控制技术的发展方向及难度，希望本文内容能对机器人控制技术的研究带来帮助。 机器人技术一直是国内外科学家重点研究的课题，尤其是美国、日本等发达国家更是机器人研究能力较强的国家，他们对机器人的研究工作有近60年了，而且实现了编程机器人向智能化机器人的发展。他们经过多年研究总结，把机器人控制技术分为三大部分，分别是力矩技术、位置技术和智能技术，其中，力矩技术和位置技术是基础，智能技术是研究的发展方向，所以说，前者是基础技术，后者是重点技术，两者都要快速地向前发展。 1.机器人基础控制技术的重要性及所面临的技术难题 力矩技术和位置技术是机器人控制技术的基础，智能化技术是在这两种技术的基础上进行发展的，所以说，我们要想实现机器人智能化发展，就要先认识到力矩技术和位置技术的作用，了解到两种基础控制技术的重要性。 以前，在机器人基础控制技术中的研究重点是速度、位置和受力等要素，而随着科学技术的发展，控制技术又需要研究各种实用的系统技术，从而保证机器人基础控制技术更加完善。可以这样说，在当今时代，机器人基础控制技术已经达到了一定的水平，这给机器人控制技术的发展打下了坚实的基础，但是，对于作为基础技术中的力矩技术和位置技术来说，要想实现突破，却要依赖智能化技术的发展，因此，位置技术、力矩技术、智能技术三者是紧密联系和相互制约的，位置技术和力矩技术为机器人控制技术智能化发展打下了基础，智能化技术又为机器人基础控制技术的突破带来了机会。下面，我介绍一下机器人控制基础技术所面临的难题。 第一，机器人基础技术研发中存在技术难题。机器人系统设置和实际运动出现不一致问题，这个问题一直难以解决，这对位置技术和力矩技术来说是一个大的挑战。第二，数据模型不能解决机器人运动中的复杂问题。机器人在实际运行中遇到复杂问题时，数据模型就出现工作不正常现象，还有一些难以预见的问题，更是机器人控制基础技术难以解决的。第三，机器人基础控制技术系统不够完善。由于机器人基础控制技术都是建立在数字模型基础上的，该数字模型只是简单的力矩控制系统，根本不能完成复杂的指令，因此，机器人为了提高系统的性能，就需要增加设备来实现，这对基础控制系统来说难度很大。第四，机器人基础控制技术不能解决不确定对象的有关问题。机器人运行中会遇见很多不确定因素，由于这些不确定因素没有建立数字模型，因此，这些问题就难以靠基础控制技术来解决。所以说，机器人性能要想得到提高，光靠基础控制技术是难以实现的，
自动控制元件课程设计捡乒乓球机器人小车的设计
Harbin Institute of Technology 课程设计论文 课程名称：自动控制元件及线路 设计题目：捡乒乓球机器人小车的设计院系：航天学院控制科学与工程系班级：1304105班 设计者：杨明阳1130410501 徐云飞1130410502 姚晨蔚1130410516 指导教师：马广程 设计时间：2016年3-5月
捡乒乓球机器人小车 摘要：随着科学技术的日益发展，越来越多的科技被应用在了生活的方方面面。当然也包括运动赛场上，帮助选手以及裁判解决一部分的麻烦，使得比赛进行的更加流畅。这里为解决乒乓球比赛上乒乓球的捡取问题，设计了一种以单片机作为主控制器的自动捡球机器人。该捡球机器人采用风扇产生的吸力来实现捡球；利用超声波传感器实现对乒乓球的自动识别；通过红外传感器监测周围环境，实现自动避障。本系统会在裁判对每一个球做出判决后开始工作，先按照预定路线绕场地前进，同时在行进过程中利用传感器寻找掉落的小球。当找到目标并确认后，改变预定路线转而向目标前进，最终捡起乒乓球，之后再回到原点。完成捡球功能，保证比赛的连续性。 关键词：捡乒乓球机器人超声波传感器红外传感器过程控制
目录 1.功能设计----------------------------------------------------------4 2.系统的性能指标和技术要求------------------------------------------4 3.背景及意义--------------------------------------------------------4 4.系统的总体结构与设计方案------------------------------------------5 4.1 预定路线前进---------------------------------------------------6 4.2 目标寻找-------------------------------------------------------7 4.3 捡起目标乒乓球-------------------------------------------------9 4.4 判断乒乓球是否捡起---------------------------------------------9 4.5 绕开障碍-------------------------------------------------------9 4.6 返回原点------------------------------------------------------10 5.执行元件---------------------------------------------------------10 5.1 行进电机的选择------------------------------------------------10 5.1.1 直流伺服电机结构-------------------------------------------10 5.1.2 直流伺服电机驱动原理---------------------------------------11 5.1.3 直流伺服电机的分类及特点-----------------------------------11 5.1.4 指标的计算和直流伺服电机的选择-----------------------------12 5.1.5 直流伺服电机调速-------------------------------------------15 5.1.5.1 直流伺服电机调速原理------------------------------------15 5.1.5.2 直流速度控制方式----------------------------------------15 5.2 捡球装置的选择------------------------------------------------22 5.2.1 捡球原理级实现---------------------------------------------23 5.2.2 吸球管设计-------------------------------------------------24 6.测量元件---------------------------------------------------------26 6.1 测速传感器的选取----------------------------------------------26 6.1.1 三种传感器的对比分析---------------------------------------26 6.1.2 对光电编码器的论证分析和选取-------------------------------28 6.2 位置和避障传感器的选取----------------------------------------34 6.2.1 常用传感器及特点-------------------------------------------34 6.2.2 根据超声传感器实现定位和物体识别---------------------------36 6.2.3 根据红外感器实现障碍躲避-----------------------------------41 6.3 根据红外传感器实现捡球信号的反馈------------------------------44 6.4 传感器设计中的缺陷及可改进的地方------------------------------45 6.4.1 传感器设计中的缺陷-----------------------------------------45 6.4.2 传感器设计中可改进的部分-----------------------------------45 7.单片机-----------------------------------------------------------46 7.1 常用单片机----------------------------------------------------46 7.2 单片机选型----------------------------------------------------47 7.3 所选单片机特点及可行性----------------------------------------47 8.系统硬件清单-----------------------------------------------------48 9.自评-------------------------------------------------------------48
工业机器人--乒乓球拾取机器人
《工业机器人》结课设计报告--------乒乓球拾取机器人设计
乒乓球拾取机器人 一，总体方案设计： 由于要使用乒乓球拾取机器人的场所多为乒乓球赛场，而赛场一般比较宽敞，且地面平整，而且乒乓球形状规则，体重轻，为了设计小巧简便的乒乓球拾取机器人，首先要选择合适的机械臂的运动形式。 我选择圆柱坐标型机械臂。它所占空间较小，工作范围较大，动作比较灵活，且结构相对简单。 另外，乒乓球在比赛场分布散乱，需要乒乓球能够识别乒乓球的位置，然后运动到合适的位置，然后拾起，然后放到合适的位置，为了提高效率，乒乓球机器人自身带一个装球篮，这样机器人可以拾取多个球后再运到合适位置，由操作人员把乒乓球放到合适的位置。 综上机器人的总体方案图如下
二，驱动形式： 乒乓球体拾取机器人拾取的对象乒乓球体重轻，所以机器人的转动，提升以及机器人的行走可以使用电动机带动，不仅响应快，环保，而且结构简单。并且液压驱动可能会有液压油泄露，给比赛场地带来污染。对于小臂的伸缩，也可以使用齿轮齿条，小臂结构小，使用齿轮齿条会使制作更不方便，而用气动可以很方便的解决。最后，机器人的手部，由于拾取的乒乓球形状规则，体重轻，可以使用吸盘式的机械手，这时采用气动可以方便的实现吸盘的动作，并且气动响应快，可以提高效率。 综上机器人的腰部转动是通过电动机带动齿轮的转动，肩关节的上下移动是通过电动机转动啮合齿条来实现的，小臂的伸缩是通过气动来实现的，手部对乒乓球的拾起，放下是通过启动来实现的。 下面分析一下机器人的行走装置的驱动方式： 乒乓球拾取机器人是轮式行走装置，为了实现拾取整个场地的乒乓球，转弯是必须的，所以我采用的行走形式是：两个后轮驱动，一个前轮导向。其结构如下图 对于后轮，电机带动齿轮1转动，齿轮1 再带动齿轮2转动，齿轮2带动主轴转动， 带动锥齿轮的转动使两后轮转动，机器人 行走 对于前轮，电机带动带轮的转动，使得前轮转向， 实现机器人的转向。