多指手机器人抓取系统的稳定性

王凯明

【期刊名称】《西安工程大学学报》

【年(卷),期】2008(022)005

【摘要】针对多指手机器人抓取系统,引入了密度函数用于研究其线性及非线性系统的稳定性,得到了使抓取系统的平衡解几乎处处渐近稳定的不等式条件.当抓取系统对几乎所有的初值满足不等式条件时,所考察的非线性系统的平衡解是几乎处处渐近稳定的.

【总页数】3页(647-649)

【关键词】机器人;密度函数;渐近稳定性;抓取系统

【作者】王凯明

【作者单位】长安大学理学院,陕西,西安,710064

【正文语种】中文

【中图分类】O175

【相关文献】

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物料分拣机械手自动化控制系统设计

物料分拣机械手自动化控制系统设计摘要机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上，结合机械手方面的设计，对机械手技术进行了系统的分析，提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。采用整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。对物料分拣机械手的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动，控制系统中选择PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。关键词:机械手；可编程控制器；自动化控制；物料分拣

目录第一章前言 (1) 1.1研究的目的及意义 (1) 1.2主要研究的内容 (1) 第二章控制系统的组成结构和性能要求 (2) 2.1控制系统的组成结构 (2) 2.2控制系统的性能要求 (2) 第三章传感器的选择 (4) 第四章控制系统PLC的选型及控制原理 (6) 4.1 PLC控制系统设计的基本原则 (6) 4.2 PLC种类及型号选择 (10) 4.3 I/O点数分配 (10) 4.4 PLC外部接线图 (11) 4.5机械手控制原理 (12) 第五章 PLC程序设计 (14) 5.1总体程序框图 (14) 5.2初始化及报警程序 (15) 5.3手动控制程序 (16) 5.4自动控制程序 (16) 第六章总结与展望 (19) 参考文献 (20) 谢辞 (21)

机械手运动控制系统设计

机械手运动控制系统设计基于S7200PLC村机械于的运动进行一系列控制，这些运动包括手臂上下、左右直线运动，手腕旋转运动，手爪夹紧动作和机械手整体旋转运动等。所采用的动力机构是步进电机，能够做到精确控制。在多个行程开关传感器的保护下，保证了这些运动万无一失。工业机械手（以下简称机械手）是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代制造生产系统中的一个重要组成部分，越来越多地被研究和应用。本设汁的控制系统采用小型可编程控制器S7200PLC，具有编程简单、修改容易、可靠性高等优点。 1机械手的选择根据古典力学的观点，物体在三维空间内的静止位置是由三个坐标或围绕三轴旋转的角度来决定的。因此，物体的位置和方向（即关节的角度）能从理论上求得。在实际生产生活中，机械手的自由度不是盲目模仿人手的动作来确定的，而是根据实际需要的动作，设计出最少自由度的机械手来满足作业要求。所以一般专用机械手（不包括握紧动作）通常只具有2～3个自由度。而通用机械手则一般取4～5个自由度。本设计采用的机械手共有5个自由度。这五个自由度为机械手能够做出手臂伸缩、手臂上下摆动、手臂左右摆动、手腕回转、手指抓紧，该机械手示意图如图1所示。工业机械手要求精度非常高，所以本设计采用的是步进电机，步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为步距角，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数宋控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。不过步进电机需要在驱动器的作用下才能正常工作，所以还要选择驱动器，本设计选择的是价格便宜而又方便使用的中美合资SH系列步进电动机驱动器，主要由电源输入部分、信号输入部分、输出部分等，实物图和接线原理图分别如图2和图3所示。

机器人腕部毕业设计(机械毕业设计)

机器人技术是综合了许多学科的知识，例如计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当今研究领域十分重视的课题，机器人在很多领域都得到广泛应用。机器人的应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志，因而受到各先进工业国家的重视，投入大量人力物力加以研究和应用。本文的主要任务和要解决的问题，是设计一台六自由度的机器人，在已有的技术资料的基础上，通过分析，确定腕部的传动系统，然后假设腕部末端的结构，确定腕部的输出功率，然后计算出腕部所需的电机。在确定电机和传动机构的基础上，对锥齿轮和传动中所需的带轮以及同步齿形带进行设计，并且对它们进行校核，确定所设计的腕部结构能够配合机器人的其他结构进行喷漆动作。并用CAD软件完成从建模到运动学分析、应力分析的全过程。需要全面理解机械原理、机械设计、机械系统设计以及CAD制图标准等相关的知识，并考虑其可靠性、实用性、经济性等性能。本课设在已有理论基础上，针对以往研究的不足，根据实际使用要求，确定采用六自由度的关节型机器人结构方案;由于机器人结构复杂，构件繁多，需要用高端软件配合进行建模，装配的工作，而我们现有的材料相当有限，所以本课设只是设计了机器人的腕部结构;并采用CAD绘制了其装备和零件图，并对其中某些零件的强度进行了校核，使腕部的整体结构能够满足工作的要求。关键词:机器人腕部

1绪论 (1) 1.1机器人的组成 (2) 1.1.1驱动装置 (2) 1.1.2控制系统 (2) 1.1.3执行机构 (2) 1.2机器人分类 (4) 1.2.1按用途分类 (4) 1.2.2按控制形式分类 (4) 1.2.3按驱动方式分类 (4) 1.3腕部结构选形 (5) 1.3.1单自由度手腕 (6) 1.3.2两自由度手腕 (7) 1.3.3三自由度手腕 (8) 1.3.4装配机器人腕部结构选型 (9) 1.4机器人设计 (11) 2末端执行器 (12) 2.1夹持器 (12) 2. 2拟手指型执行器 (13) 2. 3吸式执行器 (13) 3腕部设计 (15) 3.1手腕结构的选择 (15) 3.2传动装置的运动和动力参数计算 (17) 3.2.1选择电机 (17) 3.2.2分配系统传动比和动力参数的设计 (19)

机器人抓取装置位置控制系统系统校正装置设计

自动控制原理课程设计题目：机器人抓取装置位置控制系统校正装置设计专业：电气工程及其自动化：班级：学号：指导老师：职称：州航空工业管理学院机电工程学院 2011年12月

初始条件：一个机器人抓取装置的位置控制系统为一单位负反馈控制系统，其传递函数为()()() 15.013 0++=s s s s G ，设计一个滞后校正装置，使系统的相角裕度?=45γ。设计容： 1.先手绘系统校正前的bode 图，然后再用MATLAB 做出校正前系统的bode 图，根据MATLAB 做出的bode 图求出系统的相角裕量。 2.求出校正装置的传递函数 3. 用MATLAB 做出校正后的系统的bode 图，并求出系统的相角裕量。 4.在matlab 下，用simulink 进行动态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，确使满足技术要求。 5.对系统的稳定性及校正后的性能说明 6.心得体会。

1频率法的串联滞后校正特性及方法 1.1特性：当一个系统的动态特性是满足要求的，为改善稳态性能，而又不影响其动态响应时，可采用此方法。具体就是增加一对靠的很近并且靠近坐标原点的零、极点，使系统的开环放大倍数提高β倍，而不影响开环对数频率特性的中、高频段特性。 1.2该方法的步骤主要有： ()1绘制出未校正系统的bode 图，求出相角裕量0γ，幅值裕量g K 。 ()2在bode 图上求出未校正系统的相角裕量εγγ +=期望处的频率 2c ω,2c ω作为校正后系统的剪切频率， ε用来补偿滞后校正网络2c ω处的相角滞后，通常取??=15~5ε。 ()3令未校正系统在2c ω的幅值为βlg 20，由此确定滞后网络的β值。 ()4为保证滞后校正网络对系统在2c ω处的相频特性基本不受影响，可按10 ~ 2 1 2 2 2c c ωωτ ω= =求得第二个转折频率。 ()5校正装置的传递函数为()1 1++= s s s G C βττ ()6画出校正后系统的bode 图，并校验性能指标 2确定未校正前系统的相角裕度 2.1先绘制系统的bode 图如下：

机器人认识实验实验报告

机器人认识实验实验报告一、实验目的：认识能力风暴机器人的基本结构。学会能力风暴机器人的连接、检测和程序下载等操作。二、实验要求： 1、可以明确能力风暴机器人的各个组成部分。 2、指出主要组成部分的结构和功能。 3、学会程序的调试和下载。三、实验内容、步骤： 1、记录自检程序运行的结果，回答每一步用到的传感器和执行器。 2、记录表演程序运行的结果，回答每一步用到的传感器和执行器。 3、完成机器人输出”Hello Robot”的编程。 4.、完成机器人走正方形编程。四、实验代码：程序1： #include "AS_UIII_LIB.h" void main() { printf(“Hello Robot!”); } 程序2： #include "AS_UIII_LIB.h" void goon(int s,float f) { drive(s,0); wait(f); stop(); } void tr() { int rot2; rot2=rotation(2); drive(0,10); while(rotation(2)-rot2<19) {} stop(); }

void tl() { int rot1; rot1=rotation(1); drive(0,-10); while(rotation(1)-rot1<16) {} stop(); } void main() { int i; for(i=4;i>0;i--) { goon(75,1); wait(0.5); tl(); } } 五、实验结果： 1、对于程序1，机器人的LCD液晶屏幕显示Hello Robot! 2、对于程序2，机器人大致上走了一个正方形。六、实验小结：通过这个实验我学会了用VJC编写机器人程序的过程，为进一步学习打下基础。

(完整版)基于plc的机械手控制系统设计

前言随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化，已愈来愈引起人们的重视。机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。本文将通过西门子PLC控制机械手，PLC是可编程控制器（Programmable Logic Controller）的简称，是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展。该系统利用西门子PLC，在步进电机驱动下，完成对机械手在搬运过程中的下降、夹紧、上升、右旋、下降、放松、上升、左旋等全过程自动化控制，并对非正常情况实行自动报警和自动保护，实现企业的机电一体化，提高企业的生产效率。

机器人抓取运动目标轨迹规划与控制

I．引言机器人抓取运动目标是指机器人基于内部控制系统的控制，完成运动目标的跟踪和抓取，是智能机器人的一个前沿应用课题，在工业、航天和娱乐等领域有良好的应用前景。在运动目标的捕捉中，一方面，机器人手爪必须快速跟踪并接近目标;另一方面必须能够感知环境以避开可能的障碍，其中状态反馈和路径规划需要很高的实时性和抗干扰能力。此外，系统还受到动力学约束、关节几何约束等限制，而这一切都必须在实时条件下完成。抓取运动目标技术在航空航天、工业生产、遥感技术、军事技术、特殊环境作业等多领域有着广泛的应用。该技术的研究最典型的应用就在于太空卫星捕捉机器人，众所周知由宇航员来接近和捕捉正在旋转的卫星很危险而且困难，从而使人们意识到应该使用机器人进行太空服务，近年来越来越多的机器臂装配到了航天设备上。此外，抓取运动目标的技术还可以应用在工业生产过程中抓取装配线传送带上正在运动的零部件；球类机器人（如：足球机器人，排球机器人等）；太空、深海等场合的自动对接和作业。对于机器人抓取运动目标，其末端机械手的动作规划和目标检测等问题就需要传感技术与机器人控制技术的完美结合。目前，对于目标状态的测取一般采用图像传感（CCD摄像机），但是单视觉反馈有着它自身的缺陷，单摄像机模型往往能够获得较为精确的平面位置信息，而不能获得精确的深度信息。为此，在状态测取时，一般采用多摄像机模型或摄像机与位置传感器相结合模型。对于抓取运动目标动作规划目前一般存在有三种方法：直接瞄准法、比例导引法、以及预测-规划-执行( Prediction Planning and Execution，PPE) 方法。后文将具体讨论以上内容。 II．系统组成下图是一个典型的机器人抓取运动目标的系统方框图。抓取运动咪表的机器人与一般的机器人相比，其操作对象大多为状态参数不确定的运动目标，同时机器人与目标之间的接触速度较高。因此必须着重研究以下问题: 实时状态测

示教机械手控制系统设计

百度文库- 让每个人平等地提升自我 0前言 / 机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因为，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。在生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分捡，本课题拟开发物料搬运机械手，采用的德结束语目录 0前言 0 1 课程设计的任务和要求 ...................................................................... 1 课程设计的任务 ............................................................................ 1 课程设计的基本要求 (3) 2总体设计 (3) PLC 的选型端子分配图 3 PLC 程序设计设计思想... 顺序功能图 4程序调试说明参考文献

国西门子S7-200系列PLC对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。机电传动以及控制系统总是随着社会生产的发展而发展的。单就机电而言，它的发展大体上经历了成组拖动，单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。所谓成组拖动，就是一台电动机拖动一根天轴，再由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产机械，这种生产方式效率低，劳动条件差，一旦电动机放生故障，将造成成组机械的停车；所谓但电动机的拖动，就是用一台电动机拖动一台生产机械，它虽然较成组拖动前进了一步，但当一台生产机械的运动部件较多时，机械传动机构复杂；多电动机拖动，即是一台生产机械的每一个运功部件分别由一台电动机拖动，这种拖动的方式不仅大大的简化了生产机械的传动机构，而且控制灵活，为生产机械的自动化提供了有利的条件。、1课程设计的任务和要求课程设计的任务 1）示教机械手控制系统设计 2）示教机械手系统示意图如下图所示

PLC机械手操作控制系统

摘要在现代工业中 , 生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展，自动化已经成为现代企业中的重要支柱，无人车间、无人生产流水线等等。已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这写恶劣的生产环境不利于人工进行操作。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物。并以为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和身效益的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。机械手是在自动化生产过程中发展起来的一种新装置。广泛应用于工业生产和其他领域。PLC已在工业生产过程中得到广泛应用，应用 PLC控制机械手能实现各种规定工序动作，对生产过程有着十分重要的意义。论文以介绍 PLC在机械手搬运控制中的应用，设计了一套可行的机械手控制系统，并给出了详细的 PLC程序。设计完成的机械手可以在空间抓放、搬运物体等，动作灵活多样。整个搬运机构能完成四个自由度动作，手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪紧松。关键词：可编程控制器 ,PLC, 机械手操作控制系统 .

目录第一章概述 (1) 1.1 PLC 控制系统 (1) 1.1.1PLC 的产生 (1) 1.1.2PLC 的特点及应用 (2) 1.2选题背景 (3) 1.2.1机械手简介 (3) 第二章PLC 控制系统设计 (6) 2.1总体设计 (6) 2.1.1制定控制方案 (6) 2.1.2系统配置 (6) 2.1.3控制要求 (9) 2.1.4控制面板 (12) 2.1.5 外部接线图 (13) 2.2.2手动方式状态 (16) 2.2.3回原点状态转移图： (19) 2.2.4自动方式状态 (19) 第三章控制系统内部软组件 (21) 3.1 内部软组件的概述 (21) 3.1.1输入继电器 (21) 3.1.2输出继电器 (21) 3.1.3辅助继电器 (22) 3.1.4状态组件 (23) 3.1.5定时器 (23) 错误！未定义书签。致谢 ........................................................................................................... 参考文献 (24)

关节型机器人腕部结构结构设计说明

关节型机器人腕部结构结构设计 1绪论 1.1 选题背景及其意义本题设计的是关节型机器人腕部结构，主要是整体方案设计和手腕的结构设计及控制系统设计，此课题来源于实际生产，对于目前手工电弧焊接效率低，操作环境差，而且对操作员技术熟练成都要求高，因此采用机器人技术，实现焊接生产操作的柔性自动化，提高产品质量与劳动生产力，实现生产过程自动化，改善劳动条件。题目要求是：动作范围：手腕回转ο150,摆动ο90,旋转ο360。各轴最大速度要求：s /30ο。额定载荷kg 5，最大速度s m /3。2、腕部最大负荷： 5kg 。机器人是近30年发展起来的一种典型的、机电一体化的、独立的自动化生产工具。在制造工业中，应用工业机器人技术是提高生产过程自动化，改善劳动条件，提高产品质量和生产效率的有效手段之一，也是新技术革命的一个重要内容。自古以来,人们所设想的机器人一般是一种在外形和功能上均能模拟人类智能的机器。特别是在20世纪20年代前后,捷克和美国的一些科幻作家创作了一批关于未来机器人与人类共处中可能发生的故事之类的文学作品,更使机器人在人们的思想中成为一种无所不能的“超人”。在现实生活中,一些民间工匠根据这些文学描绘,也制造出一些仿人或仿生的机器人。然而在当时的科技条件下,要使机器人具有某种特殊的“智能”而成为“超人”,显然是不可能的。美国的戴沃尔设想了一种可控制的机械手,他首先突破了对机器人的传统观点,提出机器人并不一定必须像人,但是必须能做一些人的工作。1954年,他依据这一想法设计制作了世界上第一台机器人实验装置,发表了《适用于重复作业的通用性工业机器人》一文,并获得了美国专利。戴沃尔将遥控操纵器的关节型连杆机构与数控机床的伺服轴联结在一起,预定的机械手动作一经编程输入后,机械等就可以离开人的辅助而独立运行。这种机器人也可以接受示教而完成各种简单任务。示教过程中操作者用手带动机械手依次通过工作任务的各个位置，这些位置序列记录在数字存储器中，任务的执行过程中，机器人的各个关节在伺服驱动下再现出那些位置序列。 1.2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）随着全球能源短缺、环境污染以及温室效应等问题的日益突显。寻找可持续

能力风暴机器人常见问题参考答案

思考题 ?红外测距卡的测量范围及原理。答：红外测距卡可以精确地测量10cm～80cm范围内障碍物的距离。红外测距卡，顾名思义就是用红外光进行物体距离的检测。它分为一个模拟口的转接卡和红外测距传感器两部分。通过测量发射和反射红外光之间的相位差来测量物体的距离。红外测距卡能够把相位差的变化转化为输出电压的变化，输出电压可以通过红外测距的信号线接到微控制器的A/D转换口上。 ?多智能体通信的方式是什么？答：多智能体通信主要有三种通信方式：直接通信，强信号通信，黑板通信。（1）直接通信：是指信息发送方智能体直接将信息传送给接受方智能体，执行过程中没有缓冲。（2）强信号通信：是指当一个智能体发送消息时，实际上是将信息向整个系统或环境发送，并且信息的强度随距离的增加而减少，这样靠近信号源的智能体对信息的反应最强。（3）黑板通信：是通过存取一个公用数据区以达到交换信息的目的。 ?简述机器人无线控制的实现过程。答：计算机通过电平转换装置与一个无线收发模块相连，而机器人本身带有无线收发模块，机器人的无线收发模块与它自己的微处理器有信号线相连。这样计算机处理器和机器人微处理器之间就可以通过这两个无线收发模块实现通信，这种通信方式是双向的，计算机可通过程序指令控制机器人的行为，机器人也可以借助计算机处理复杂的信息。 ?简述基于视频技术的野外探险机器人系统的硬件结构及实现过程答：系统硬件结构：从总体上分为机器人和上位机（计算机）。其中机器人部分包括AS无线摄像机和微功率无线通讯模块，上位机部分包括视频采集卡和微功率无线通讯模块。实现过程：机器人上的无线摄像机通过摄像获取各种现场环境参数，通过机器人和上位机上的两个微功率无线通讯模块实现数据和控制信号的传输，从而AS无线摄像机的接收模块的视频输出接到了视频采集卡的视频输入端，因而机器人能自主运动，也能通过上位机的人机交互式进行控制。 ?机器人上程序不能正确下载的原因有哪些？答：主要有以下原因：操作系统崩溃、机器人死机、操作系统不正常、下载过程中按下复位键、型号不匹配、下载端口接触不良、下载线或端口已坏。 ?同步进程的处理原则是什么？如何利用同步进程的处理原则编写机器飞蛾程序？答：所有同步进程应该遵循以下四条原则：（1）空闲让进：当一个临界资源处于空闲状态时，允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的临界区。（2）忙则等待：当已有进程进入自己的临界区时，其它试图进入临界区的进程必须等待，以保证进程互斥地访问临界资源。（3）有限等待：对要求访问临界资源的进程，应保证进程能在有限时间进入临界区，

搜救机器人实验报告

南昌航空大学开放型实验报告年月日课程名称：开放型实验实验名称：搜救机器人的组装与控制班级：学生姓名：学号：指导教师评定：签名：一、实验目的（实验设计要求） 1.掌握红外传感器、火焰传感器、地面灰度传感器； 2.了解搜救机器人的硬件结构； 3.模拟现实世界中的搜救情景，能够自行设计搜救机器人的控制程序 4.多学科交流、启发学生创新性思维，模拟现实世界中的搜救情景，使机器人完成搜救任务。 5. 设计程序使机器人能够自动开始直线向前匀速行驶并在行驶一段距离后自动停止。 6.设计程序使机器人能够自动开始沿矩形边框走一圈回到原点并停止。二、实验仪器搜救机器人；红外传感器、火焰传感器、地面灰度传感器若干。三、实验原理学会使用能力风暴 “能力风暴”智能机器人是为培养在校学生动手能力和创造力.协作能力而推出的开放式机器人平台，融合了现代工业设计.机械.电子.传感器.计算机和人工智能诸多领域的先进技术。能力风暴的活动器官是执行具体功能（如说话.走路等）时所要用到的部件。 ⑴主板--能力风暴的大脑位于能力风暴心脏部位的控制部件是能力风暴的大脑--主板，由中央处理器（CPU）存储器（RAM）数据总线和输入输出口以及外围接口电路所组成。跟人的大脑一样，它在控制机体运动的时候，要完成接受信息、处理信息、发出指令等一系列过程。能力风暴的大脑有记忆功能，这主要由主板上的内存实现，至于大脑的分析、判断、决策的功能则由主板上的众多芯片共同完成。 ⑵传感器--能力风暴的眼睛能力风暴有3只眼睛，它们由传感器组成。①能力风暴的双眼--红外传感器。能力风暴的红外传感器能够和人的眼睛一样，在遇到前方有障碍物时，将信息反馈给大脑，再由大脑通知行走部件，避开障碍物。人的眼睛有一定的可视范围，能力风暴的眼睛也一样。能力风暴的眼睛看到前方10~80厘米、90度范围内的比210毫米*150毫米的大障碍物。如果障碍物太小太细，或者在它的可视范围以外，它可就没法就看到了。在能力风暴的可视范围内，它的可视距离是可以调整的。②能力风暴的第3只眼睛--地面检测传感器。能力风暴有第3只眼睛，如果说前面两只眼睛起到探知外界环境以躲避外界障碍的作用，那么这第3只眼睛就是利用外界环境提供的不同信息，按照控制要求，执行相应的动作。

能力风暴机器人结题报告

编号：201301143 哈尔滨工业大学大一年度项目结题报告越野避障机器人的研究项目名称：项目负责人：学号：联系电话：电子邮箱：院系及专业：指导教师：职称：

联系电话：电子邮箱：院系及专业：哈尔滨工业大学基础学部制表填表日期：2014年7 月9日1 一、项目团队成员（包括项目负责人、按顺序）二、指导教师意见

三、项目专家组意见四、项目成果 1

摘要自从我们小组确定了《越野避障机器人的研究》这一科创项目后，以小组合作的形式进行了为期一学期的学习，主要针对其中的控制系统进行测试与运行。我们学习了传感器的使用以及相关运动指令的编程，并达到了预期效果。目前，我们能初步的控制机器人使之按照预定程序有效避障，课题目标基本达成，并采用实例展示。有效避障运动编程关键词：避障机器人（一）课题背景 1.项目意义自从1959年世界上诞生了第一台机器人以来，机器人技术取得了长足的进步和发展至今已发展成为一门综合性尖端科学。机器人技术的发展集成了多学科的发展成果，代表高技术的发展前沿，是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要标志和体现。随着计算机技术和遥控技术的迅猛发展，机器人正向多功能、多领域、智能化方向发展，各种用途的机器人如仿生机器人，灭火机器人，越野机器人等已开始研发、生产、应用并取得了不错的效果。而在近期发生的一系列自然灾害中避障探路机器人更是发挥了重要的作用。作为越野机器人的一个重要分支，它是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统，能够在大范围运动，广泛的为人类承担各种任务，不只是搜救，更能完成深海地貌分析等多种任务。因此对越野机器人的避障技术研究无疑具有现实意义。 2.研究现状随着计算机技术、传感器技术的发展和进步，避障探路机器人向实用化、智能化、系列化进军，日本、德国、美国都取得了各方面的先进研究成果。我国的研究从八五期间开始，至今在清华大学，哈尔滨工业大学，中科院自动化所，浙江大学等都取得了可喜的研究成果。目前，我国避障探路机器人的研究发展水平还和发达国家有一定的差距。避障探路机器人的研究一直是一个重大的主题，它要求机器人必须能在具有障碍物的复杂环境中完成局部在线避障，需要解决三个重要问题：障碍物在空间的位置方向的精确检测；所获信息的分析和环境模型的建立；使机器人安全避障的策略。目前机器人的环境建模方法有以下几种：可视图法(VGraph)：由Nilsson在1968年提出的，其算法简单且能找到最短路径，但是由于其缺乏灵活性，在障碍物较多时，搜索时问将会很长并且要求障碍物的形状不能接近圆形，因此现在限制了其实际的应用。进而现在通常采用基于切线图法(Tangent Graph)和Voronoi法的改进可视图法。栅格法(Grid)：由W．E．Howden在1968年提出的，是目前研究较广泛的路径规划方法。其中栅格的大小影响着环境信息存储量的大小和时间的长短。栅格划

机械手的控制方式及控制系统设计

机械手的控制方式及控制系统设计机械手在工业科技中的应用时间较长，随着工业生产的不断发展进步，机械手的控制技术也得到了较为快速的发展。人们在很早以前就希望能够借助其他的工具替代人类自身的手去从事重复性的工作，或者具有一定危险性的工作，从而提高工业的生产效率，同时也能规避人们在生产实际生产中碰到的危险情况。此外，在一些特殊的场合中，必须要依靠机械手才能加以完成。未来机械手在工业生产中将发挥更大的作用，本文主要对机械手的控制方式及控制系统设计方法进行了较为详细的分析。 2 机械手原理概述机械手具有很多的优点，比如机械手比人的手具有更大的力气，能够干很多人手所无法干的事情，这样也能提高工业生产中的效率，同时采用机械手进行工业生产时的成本相对而言也会得到一定程度上的降低。机械手通常由三部分组成，即机械部分，传感部分和控制部分。其中，手部安装在手臂的前端，用来抓持物件，这是执行机构的主体，可根据被抓持物件的形状、重量、材料以及作业要求不同而具有多种结构形式。控制部分包括控制系统和人机交互系统。对于机器人基本部件的控制系统，控制系统的任务是控制机械手的实际运动方式。机械手的控制系统有开环和闭环两种控制方式，如果工业机械手没有信息反馈功能，那么它就是一个开环控制系统。如果有信息反馈功能，它是一个闭环控制系统。对于机器人基本组成的人机交互系统，人机交互系统是允许操作员参与机器人控制并与机器人通信的装置。总之，人机交互系统可以分为两类：指令给定装置和信息显示装置，机械手的控制主要是通过软件程序加以实现。随着科学技术的发展，机械手相关的技术也得到了快速的发展，先进的控制方式和先进的控制技术在机械手的控制领域中也具有一定的采用。现在机械手不仅广

机器人的组成系统

一．工业机器人组成系统工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括腰部、肩部、肘部和手腕部，其中手腕部有3个运动自由度。驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作。控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。几个问题：（1）巨轮机器人JLRB20KG机器人是点位型还是连续轨迹型？（2）能不能编写一个简单程序，使机器人能够的末端能够走一个圆？（3）能不能控制机器人中每一个电机的输出功率或扭矩？（4）机器人每一个关节从驱动电机到执行机构的传递效率有没有？二．工业机器人的主体机器人本体由机座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端执行器和驱动装置组成。共有六个自由度，依次为腰部回转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回转、手腕俯仰、手腕侧摆。机器人采用电机驱动，电机分为步进电机或直流伺服电机。直流伺服电机能构成闭环控制、精度高、额定转速高、但价格较高，而步进电机驱动具有成本低、控制系统简单。各部件组成和功能描述如下：（1）基座：基座是机器人的基础部分，起支撑作用。整个执行机构和驱动装置都安装在基座。（2）腰部：腰部是机器人手臂的支撑部分，腰部回转部件包括腰部支架、回转轴、支架、谐波减速器、制动器和步进电机等。（3）大臂：大臂和传动部件（4）小臂：小臂、减速齿轮箱、传动部件、传动轴等，在小臂前端固定驱动手腕三个运

交互式JC能力风暴机器人

实验一机器人认识实验实验目的：认识能力风暴机器人的基本结构。学会能力风暴机器人的连接、检测和程序下载等操作。实验要求：可以明确能力风暴机器人的各个组成部分。指出主要组成部分的结构和功能。学会程序的调试和下载。实验内容、步骤： 1、运行自检程序，说明每一项自检内容。 2、机器人表演程序包含6 个程序，说明每一项表演内容及每一项使用的传感器。 3、自己编写程序。在LCD上显示“HELLO”？验证一： 1. LCD 液晶显示是否正常？字符显示清晰，16×2 个字符不应有缺行、缺列现象。 2. 扬声器（喇叭）是否正常？扬声器所播放的乐曲应清晰洪亮，无明显噪声。 3. 光敏传感器是否正常？左右光敏传感器的感应数值随光强不同而变化，其范围为0～255。光强越弱，数值越大，

光强越强，数值越小。在相同光强条件下，左右两光敏传感器数值偏差小于10。如：（photo L172 R210 ）表示左边的光线强。 4. 红外传感器是否正常？在前方10cm～80cm 范围内，有A4 纸大小的障碍物时，在LCD 上会有“<<<<”符号显示，并指明障碍物所在的方位（左前、右前或者正前）。如： <<<< IR Test 表示机器人左前方有障碍。 5. 话筒是否正常？对着AS-UII 话筒槽孔（蜂窝状小孔）说话，看LCD 上的 > 是否增加。 6. 碰撞传感器是否正常？按动机器人下部的碰撞环，在LCD 上能显示碰撞方位。 7. 运动系统是否正常？机器人可移动、转弯，同时在LCD 上显示光电编码器累计计数值和瞬时电机转速。如：Motor 30 L 100 Test 31 R 100 表示左电机速度100，右电机速度100，左轮转过30 个单位，右轮转过31 个单位。 8. 光电编码器是否正常？机器人左、右轮子分别转动1 圈，轮子内侧码盘也随之转动1 圈，LCD 上显示光电编码器的计数值约为 33。轮子连续转动，LCD 上则显示光电编码器的累计计数值。。自检程序全部完成后，按一下复位键，机器人就会停止运行。最后关闭电源开关。也可以不按复位键，直接关闭电源开关。验证二：机器人表演程序包含6 个程序，说明如下： (1) 电子琴 Piano―――从不同的方位触动碰撞环，机器人会发出不同的声音。此次表演应用了碰撞传感器。 (2) 声与光 I'm in dark―――在明暗不同的光线下，机器人会发出不一样的叫声。此次表演用了光敏传感器。 (3) 跟我走 Follow―――机器人会跟着前方的物体走。此次表演用了红外传感器。 (4) 回声 Echo―――您叫机器人一声，机器人就会回应一声。此次表演用了麦克风。 (5) 走向亮光 Goto light―――如果房间里点着一支蜡烛，机器人就会向蜡烛走过去，此次表演用了光敏传感器。（6) 三步舞 I'm dancing―――机器人还会跳舞呢，欣赏一下吧。此次表演用了碰撞传感器。

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机械手电气控制系统设计

目录一、机械手设计任务书 (1) 1机械手结构、动作与控制要求 (1) 2设计任务 (1) 二、电器控制部分 (2) 1.电器元件目录表 (2) 2.机械手主电路接线图 (3) 3.继电器控制电路 (4) 4.接线图 (4) 5.电器板元件布置图 (5) 6.控制面板 (5) 三、PLC控制部分 (6) 1.PLC的选型 (6) 2.PLC I/O图 (6) 3.状态转移图 (7) 4.梯形图 (7) 5.指令表 (10) 四、参考文献 (14) 一、机械手设计任务书 1机械手结构、动作与控制要求

机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，以实现生产的自动化。本设计中的机械手采用关节式结构。各动作由液压驱动，并由电磁阀控制。动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统，动作时间需要可调。以镗孔专用机床加工零件的上料、下料为例，机械手的动作顺序是：由原始位置将以加工好的工件卸下，放回料架，等待料架转过一定角度后，再将未加工零件拿起，送到加工位置，等待镗孔加工结束，再将加工完毕工件放回料架，如此重复循环。设计要求 1.1加工中上料和下料各动作采用自动循环。 1.2各动作之间应有一定的延时（由时间继电器调定） 1.3机械手各部分应单独动作，以便调整及维修。 1.4液压泵电动机（Y100L2-4.3KW）及各电磁阀运行状态应有指示。 1.5应有必要的电气保护与联锁环节。 2设计任务： 2.1绘制电气控制原理线路图，选用电器元件，制订元件目录表。 2.2设计并绘制以下工艺图样中的一种：电器板元件布置图与底板加工零件图；电器板接线图；控制面板元件布置图、接线图及面板加工图；电气箱及系统总接线图。 2.3编制设计，使用说明书，设计小结，列出设计参数资料目录。

搬运机械手运动控制系统设计范本

搬运机械手运动控制系统设计

搬运机械手运动控制系统设计第一部分：题目设计要求。一、搬运机械手功能示意图二、基本要求与参数本作业要求完成一种二指机械手的运动控制系统设计。该机械手采用二指夹持结构，如图1所示，机械手实现对工件的夹持、搬运、放置等操作。以夹持圆柱体为例，要求设计运动控制系统及控制流程。机械手经过升降、左右回转、前后伸缩、夹紧及松开等动作完成工件从位置A 到B 的搬运工作，具体操作顺序：逆时针回转(机械手的初始位置在A 与B 之间)—>下降—>夹紧—>上升—>顺时针回转—>下降—>松开—>上升，机械手的工作臂都设有限位开关SQ i 。 A B 工SQ 1 SQ 2 SQ 3 SQ 4 SQ 5 SQ 6 夹松

设计参数：（1）抓重:10Kg （2）最大工作半径：1500mm （3）运动参数：伸缩行程：0-1200mm；伸缩速度：80mm/s；升降行程：0-500mm；升降速度：50mm/s 回转范围：0-1800 控制器要求：（1）在PLC、单片机、PC微机或者DSP中任选其一；（2）具备回原点、手动单步操作及自动连续操作等基本功能。三、工作量（1）驱动及传动方案的设计及部件的选择；（2）二指夹持机构的设计及计算；（3）总体控制方案及控制流程的设计；（4）设计说明书一份。四、设计内容及说明（1）机械手工作臂及机身驱动部件的选择及设计，需设计出具体的驱动及传动方案，画出方案原理框图。（2）末端夹持机构设计，该结构需保证抓取精度高，重复定

位精度和运动稳定性好，并有足够的抓取能力。设计应包括确定夹持方案、计算夹持范围、计算夹紧力及驱动力，完成夹持机构设计图。（3）控制系统设计，包括确定控制方案、核心功能部件的选择、主要功能模块的实现原理、绘制控制流程框图。第二部分：设计过程搬运机械手运动控制系统设计

六轴关节机器人机械结构

六轴关节机器人机械结构上图为常见的六轴关节机器人的机械结构,六个伺服电机直接通过谐波减速器、同步带轮等驱动六个关节轴的旋转,注意观察一、二、三、四轴的结构，关节一至关节四的驱动电机为空心结构，关节机器人的驱动电机采用空心轴结构应该不常见，空心轴结构的电机一般较大。采用空心轴电机的优点是：机器人各种控制管线可以从电机中心直接穿过，无论关节轴怎么旋转，管线不会随着旋转，即使旋转，管线由于布置在旋转轴线上，所以具有最小的旋转半径。此种结构较好的解决了工业机器人的管线布局问题。对于工业机器人的机械结构设计来说，管线布局是难点之一，怎样合理的在狭小的机械臂空间中布置各种管线（六个电机的驱动线、编码器线、刹车线、气管、电磁阀控制线、传感器线等），使其不受关节轴旋转的影响，是一个值得深入考虑的问题。机器人的腕部结构常见有如下几种结构:

在这三种手腕部的结构中,以第一种(RBR型)结构应用最为广泛,它适应于各种工作场合,后两种结构应用范围相对较窄,比如说3R型的手腕结构主要应用在喷涂行业等. 关节设计: 对于国外的工业机器人主要制造国家来说,六轴关节机器人的研发设计及制造已经有好几十年的历史了,整个工业机器人的研发制造体系较为完善,他们的技术相对来说比较成熟,他们在相互竞争中可以相互模仿、改善、不断推陈出新,他们的技术对于国内来说,近乎完美.而国内目前这个行业还处在黎明前的黑暗阶段,虽然有不少公司有这个研发意图,或者正在研发途中,不管怎么说,浮出水面公布自己正在研发或者研发成功的公司应该说是极少数,即使宣布自己研发成功,也只是初步试验成功,真正产业化、商品化还有一段相当漫长的路要走.而更多的公司还停留在项目立项、技术评估、投入风险分析的阶段.由于国内做这个行业的很少,相关的结构也没有什么可参考的,技术储备不足,少数的单位或个人有机会能够拆拆别人的机器,拆个一知半解,更多的人只能在旁边看看了(比如说我,想拆都没机会^_^),还好了,网络资源丰富,今搜集到不少机械结构方面的图片,分享给大家参考,希望咱们做机械设计的(我应该也算是个机械工程师啊^_^毕竟我也是做机械的)少走点弯路,做出更好的机器. 六轴关节机器人的腕部关节设计较为复杂,因为在腕部同时集成了三种运动.小型的六轴关节机器人的腕部关节主要采用谐波减速器.下面的图片较为详细的描述了常见的六轴关节机器人的腕部结构.

工业机器人的技术参数、控制系统、主要结构汇总

一、机器人的主要技术参数机器人的技术参数反映了机器人可胜任的工作、具有的最高操作性能等情况，是设计、应用机器人必须考虑的问题。机器人的主要技术参数有自由度、分辨率、工作空间、工作速度、工作载荷等。 1、自由度机器人具有的独立坐标轴运动的数目。机器人的自由度是指确定机器人手部在空间的位置和姿态时所需要的独立运动参数的数目。手指的开、合，以及手指关节的自由度一般不包括在内。.机器人的自由度数一般等于关节数目。机器人常用的自由度数一般不超过5～6个。 2、关节（Joint）即运动副，允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构。 3、工作空间

机器人手臂或手部安装点所能达到的所有空间区域。其形状取决于机器人的自由度数和各运动关节的类型与配置。机器人的工作空间通常用图解法和解析法两种方法进行表示。 4、工作速度机器人在工作载荷条件下、匀速运动过程中，机械接口中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。 5、工作载荷指机器人在工作范围内任何位置上所能承受的最大负载，一般用质量、力矩、惯性矩表示。还和运行速度和加速度大小方向有关，一般规定高速运行时所能抓取的工件重量作为承载能力指标。 6、分辨率能够实现的最小移动距离或最小转动角度。 7、精度重复性或重复定位精度：指机器人重复到达某一目标位置的差异程度。或在相同的位置指令下，机器人连续重复若干次其位置的分散情况。它是衡量一列误差值的密集程度，即重复度。二、机器人的控制系统 1、机器人的控制系统 “控制”的目的是使被控对象产生控制者所期望的行为方式。.“控制”的基本条件是了解被控对象的特性。“实质”是对驱动器输出力矩的控制。