智能移动机器人

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移动机器人的分类及用途

移动机器人的分类及用途

移动机器人的分类及用途移动机器人是指能够自主移动并执行任务的机器人。

随着科技的不断进步,移动机器人正在成为各行各业的关键技术。

本文将围绕移动机器人的分类和用途展开论述。

一、基于功能的分类1. 工业用移动机器人工业用移动机器人主要在工业领域中执行任务,如装配、搬运、焊接等。

它们通常具有高度准确的定位和控制系统,能够在复杂的环境中进行自主导航和操作。

例如,泰科机器人公司生产的移动机器人可以根据工厂内部的物流需求,在生产线上自动搬运物品,大大提高了生产效率。

2. 农业用移动机器人农业用移动机器人主要应用于农业生产过程中的种植、喷洒等环节。

它们可以利用传感器进行环境监测,自动调整喷洒剂量,提高农作物的产量和质量。

例如,美国的机械农民公司研发的农业用机器人可以自动识别农作物的病虫害,并及时施以有针对性的治理措施。

3. 医疗用移动机器人医疗用移动机器人能够在医疗环境中辅助医生进行手术和操作。

它们常常具有高精度的运动控制和成像系统,可以在微小区域内进行操作。

例如,达芬奇手术机器人可以通过控制台远程操控机器手臂,实现微创手术,减少手术创伤和恢复时间。

二、基于应用领域的分类1. 探险用移动机器人探险用移动机器人主要应用于危险或无法到达的地区进行探索和调查。

它们通常具有越障能力和自主导航能力,可以在险峻的地形或恶劣的环境下工作。

例如,火星探测器“好奇号”可以在火星上进行地质勘探和化学分析,为科学家获取宝贵的数据。

2. 家庭服务用移动机器人家庭服务用移动机器人主要用于家庭和个人生活的辅助服务。

它们可以进行各种家务劳动,如扫地、擦洗、做饭等,减轻人们的负担。

例如,iRobot公司生产的吸尘机器人可以自动清扫地板,让人们省去了清洁的麻烦。

3. 教育用移动机器人教育用移动机器人主要用于教育和培训领域,帮助教师提供更好的教学体验。

它们通常具有交互式界面和智能教学功能,可以与学生进行互动。

例如,Pepper机器人可以与学生进行对话和交流,并根据学生的反馈给予适当的指导和帮助。

AGV移动机器人的五种定位技术介绍

AGV移动机器人的五种定位技术介绍

AGV移动机器人的五种定位技术介绍导语:随着传感技术、智能技术和计算技术等的不断提高,智能移动机器人一定能够在生产和生活中扮演人的角色。

那么,AGV移动机器人的定位技术主要涉有哪些呢?1、超声波导航定位技术超声波导航定位的工作原理也与激光和红外类似,通常是由超声波传感器的发射探头发射出超声波,超声波在介质中遇到障碍物而返回到接收装置。

通过接收自身发射的超声波反射信号,根据超声波发出及回波接收时间差及传播速度,计算出传播距离S,就能得到障碍物到机器人的距离,即有公式:S=Tv/2式中,T—超声波发射和接收的时间差;v—超声波在介质中传播的波速。

由于超声波传感器具有成本低廉、采集信息速率快、距离分辨率高等优点,长期以来被广泛地应用到移动机器人的导航定位中。

而且它采集环境信息时不需要复杂的图像配备技术,因此测距速度快、实时性好。

2、视觉导航定位技术在视觉导航定位系统中,目前国内外应用较多的是基于局部视觉的在机器人中安装车载摄像机的导航方式。

在这种导航方式中,控制设备和传感装置装载在机器人车体上,图像识别、路径规划等高层决策都由车载控制计算机完成。

视觉导航定位系统的工作原理简单说来就是对机器人周边的环境进行光学处理,先用摄像头进行图像信息采集,将采集的信息进行压缩,然后将它反馈到一个由神经网络和统计学方法构成的学习子系统,再由学习子系统将采集到的图像信息和机器人的实际位置联系起来,完成机器人的自主导航定位功能。

3、GPS全球定位系统如今,在智能机器人的导航定位技术应用中,一般采用伪距差分动态定位法,用基准接收机和动态接收机共同观测4颗GPS卫星,按照一定的算法即可求出某时某刻机器人的三维位置坐标。

差分动态定位消除了星钟误差,对于在距离基准站1000km的用户,可以消除星钟误差和对流层引起的误差,因而可以显着提高动态定位精度。

4、光反射导航定位技术典型的光反射导航定位方法主要是利用激光或红外传感器来测距。

移动机器人的机构与分类分析

移动机器人的机构与分类分析

移动机器人的机构与分类分析一、移动机器人的机构一般而言,移动机器人的移动机构主要有轮式移动机构、履带式移动机构及足式移动机构,此外还有步进式移动机构、蠕动式移动机构、蛇行式移动机构和混合式移动机构,以适应不同的工作环境和场合。

一般室内移动机器人通常采用轮式移动机构,室外移动机器人为了适应野外环境的需要,多采用履带式移动机构。

一些仿生机器人,通常模仿某种生物运动方式而采用相应的移动机构,如机器蛇采用蛇行式移动机构,机器鱼则采用尾鳍推进式移动机构。

其中轮式的效率最高,但适应性能力相对较差;而足式的移动适应能力最强,但其效率最低。

1 轮式移动机构轮式移动机器人是移动机器人中应用最多的一种机器人,在相对平坦的地面上,用轮式移动方式是相当优越的。

轮式移动机构根据车轮的多少有1轮、2轮、3轮、4轮及多轮机构。

1轮及2轮移动机构在实现上的障碍主要是稳定性问题,实际应用的轮式移动机构多采用3轮和4轮。

3轮移动机构一般是一个前轮,两个后轮。

其中,两个后轮独立动,前轮是万向轮,只起支撑作用,靠后轮的转速差实现转向。

4轮移动机构应用最为广泛,4轮机构可采用不同的方式实现驱动和转向,既可以使用后轮分散驱动,也可以用连杆机构实现4轮同步转向,这种方式比起仅有前轮转向的车辆可实现更小的转弯半径。

2 足式移动机构履带式移动机构虽在高低不平的地面上可以运动,但是它的适应性不够好,行走时晃动较大,在软地面上行驶时效率低。

根据调查,地球上近一半的地面不适合传统的轮式或履带式车辆行走,但是一般的多足动物却能在这些地方行动自如,显然,足式移动机构在这样的环境下有独特的优势。

足式移动机构对崎岖路面具有很好的适应能力,足式运动方式的立足点是离散的点,可以在可能到达的地面上选择最优的支撑点,而轮式和履带式移动机构必须面临最坏地形上的。

2024年移动机器人(AGV)市场前景分析

2024年移动机器人(AGV)市场前景分析

2024年移动机器人(AGV)市场前景分析引言移动机器人,即自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV),是一种能够自主导航并执行任务的机器人。

在现代物流和制造业中,AGV已经得到广泛应用,并且其市场前景非常广阔。

本文将对移动机器人市场前景进行分析,包括市场规模、增长趋势以及潜在的发展机会。

市场规模根据市场研究机构的数据,移动机器人市场规模呈稳步增长的趋势。

预计到2025年,移动机器人市场的总价值将超过100亿美元。

这一增长主要受到以下几个因素的驱动:1.自动化需求增加:随着物流和制造业的发展,自动化需求不断增加。

AGV作为一种能够代替人工执行任务的自动化解决方案,将成为未来市场需求的重要组成部分。

2.劳动力成本上升:随着人工成本的不断上升,企业越来越重视降低劳动力成本。

AGV能够替代人工执行繁重、单调的任务,具有较低的运营成本,成为企业节约成本的一种有效方式。

3.物流和制造业发展:随着电子商务的兴起和全球贸易的增加,物流和制造业呈现出快速增长的趋势。

AGV作为提高物流运输效率和生产效率的重要工具,在这一背景下将得到广泛应用。

增长趋势移动机器人市场的增长将主要受到以下几个趋势的影响:1.技术创新:随着人工智能、机器视觉和机器学习等技术的不断发展,移动机器人的功能和性能得到不断提升。

例如,AGV现在能够通过传感器实现环境感知和路径规划,从而更加灵活、高效地执行任务。

2.行业需求差异化:不同行业对移动机器人的需求存在差异。

例如,在医疗行业,AGV可以用于医院内部物流和药品配送;而在仓储行业,AGV可以用于货物搬运和仓库管理。

未来,随着更多行业对自动化的需求增加,移动机器人的市场潜力将进一步释放。

3.合作与整合:随着移动机器人供应链的形成,供应商之间的合作和整合也将成为市场发展的趋势。

通过合作,各个企业可以共同开发新产品和解决方案,提高市场竞争力。

潜在发展机会除了上述趋势外,移动机器人市场还存在着一些潜在的发展机会:1.个性化定制:随着消费者对个性化定制需求的增加,移动机器人可以为企业提供灵活、定制化的解决方案。

智能化移动机器人系统的设计与控制

智能化移动机器人系统的设计与控制

智能化移动机器人系统的设计与控制第一章:引言随着科技的不断进步,人们对人工智能和机器人等先进技术的需求逐渐增加。

智能化移动机器人系统作为一种典型的人工智能应用,其研发和应用受到了越来越多的关注和重视。

本文将详细探讨智能化移动机器人系统的设计和控制等方面,旨在为该领域的研究和应用提供一些有益的参考。

第二章:智能化移动机器人系统的组成智能化移动机器人系统由多个部分组成,包括机器人本体、传感器、控制器等。

在这些部分中,机器人本体是智能化移动机器人系统的核心组成部分。

机器人本体主要由底盘、摄像头、机械臂等组成。

传感器则主要包括激光雷达、摄像头、声纳、距离传感器等。

控制器则是整个智能化移动机器人系统的“大脑”。

控制器通过接收传感器捕捉到的数据和机器人本体的反馈信号来进行决策和控制。

第三章:智能化移动机器人系统的设计智能化移动机器人系统的设计是整个系统的关键。

设计的好坏直接影响系统的性能和稳定性。

设计时需要考虑的因素包括机器人本体的重量、形状、速度、功率以及传感器的种类和数量等。

同时还需要考虑传感器和控制器之间的信息传递速度,以及控制系统是否可以快速响应机器人的变化。

在设计智能化移动机器人系统时,需要确定机器人的目标和应用环境。

例如,若机器人用于室内清洁,则需要考虑机器人本体的大小,以便在狭小的空间内行走。

同时还需要考虑机器人本体的动力是否充足,以覆盖室内较大的面积。

如果机器人用于监测环境,则需要考虑传感器的种类和数量,以便获取与任务相关的数据。

第四章:智能化移动机器人系统的控制智能化移动机器人系统的控制是整个系统的关键。

控制系统需要实现机器人的自主导航和控制。

机器人的自主导航需要通过传感器获取周围环境的数据,然后通过控制器对机器人进行决策和控制。

同时,控制系统还需要具备自我学习的能力,以提高机器人的智能性。

在智能化移动机器人系统的掌控下,机器人可以行走、转向、提取和运载物品、进行信息传递、调整自身位置、检测和记录环境变化等。

智能移动机器人的现状及发展

智能移动机器人的现状及发展

智能移动机器人的现状及发展智能移动机器人是具有思维、感知和行动功学、人工智能,微电子学,光学,传感技术、材料科学仿生学等学科的综合成果。

智能移动机器人可获取、处理和识别多种信息,建立并实时修正环境模型,自主地完成较为复杂的操作任务,因此,比一般的工业机器人具有更大的灵活性、机动性和更广泛的应用领域。

2O世纪电子计算机的发明,使人类的脑力劳动自动化成为可能,60年代智能移动机器人的出现开辟了智能生产自动化的新纪元。

机器和生产系统的智能化,用机器人代替人完成各种任务,这是人类智慧发展和机器进化的飞跃。

智能移动机器人作为新一代的生产工具,在制造领域中应用,能排腺人为的不可控因素,实现高节奏、高效和高质量生产,并是未来智能生产系统(如CIMS)的重要组成部分。

在非制造领域,如核工业、水下、空间,建筑、采掘,教灾排险和作战等方面,可代替人完成人所不适或力所不及的各种工作,在原予能、水下和外层空间可开辟新的产业。

目前,我国和许多国家都把智能移动机器人列为迎接未来挑战的高技术课题,并制订发展规划,拨出巨款给予支持。

移动机器人是一种在复杂的环境下工作的具有自规划、自组织、自适应能力的机器人。

在移动机器人的相关技术研究中,导航技术可以说是其核心技术,也是其实现真正的智能化和完全的自主移动的关键技术。

导航研究的目标就是没有人的干预下使机器人有目的地移动并完成特定任务,进行特定操作。

机器人通过装配的信息获取手段,获得外部环境信息,实现自我定位,判定自身状态,规划并执行下一步的动作。

下面我就智能移动机器人系统的导航、路径规划、多传感器信息融合、细胞神经网、高智能情感移动机器人等技术进行部分说明。

移动机器人的导航方式很多,有惯性导航、视觉导航、基于传感器数据导航、卫星导航等。

它们都不同程度地适用于各种不同的环境,包括室内和室外环境,结构化环境与非结构化环境。

(1)惯性导航惯性导航是一种最基本的导航方式。

它利用机器人装配的光电编码器和陀螺仪,计算机器人航程,从而推知机器人当前的位置和下一步的目的地。

智能移动机器人(AGV)的关键技术及难点分析

智能移动机器人(AGV)的关键技术及难点分析

智能移动机器人(AGV)的关键技术及难点分析智能移动机器人(AGV)带有自动测距系统,在测定障碍物距离后,会根据不同的障碍物距离进行多级的减速缓冲停车,并且会实时地量化测量障碍物距离,同时智能移动机器人(AGV)采用覆盖式障碍物测量,而且不受外界的各种干扰因素影响,抗*力十分强大。

(1)导引及定位技术。

作为AGV技术研究的核心部分,导引及定位技术的优劣将直接关系着AGV的性能稳定性、自动化程度及应用实用性。

(2)路径规划和任务调度技术。

,行驶路径规划。

行驶路径规划是指解决AGV从出发点到目标点的路径问题,即“如何去”的问题。

现阶段国内外已经有大量的人工智能算法被应用于AGV行驶路径规划中,如蚁群算法、遗传算法、图论法、虚拟力法、神经网络和A*算法等。

第二,作业任务调度。

作业任务调度是指根据当前作业的请求对任务进行处理,包括对基于一定规则的任务进行排序并安排合适的AGV处理任务等。

需要综合考虑各个AGV的任务执行次数、电能供应时间、工作与空闲时间等多个因素,以达到资源的合理应用和*分配。

第三,多机协调工作。

多机协调工作是指如何有效利用多个AGV共同完成某一复杂任务,并解决过程中可能出现的系统冲突、资源竞争和死锁等一系列问题。

现在常用的多机协调方法包括分布式协调控制法、道路交通规则控制法、基于多智能体理论控制法和基于Petri网理论的多机器人控制法。

(3)运动控制技术。

不同的车轮机构和布局有着不同的转向和控制方式,现阶段AGV的转向驱动方式包括如下两种:两轮差速驱动转向方式,即将两独立驱动轮同轴平行地固定于车体中部,其它的自由万向轮其支撑作用,控制器通过调节两驱动轮的转速和转向,可以实现任意转弯半径的转向;操舵轮控制转向方式,即通过控制操舵轮的偏航角实现转弯,其存在小转弯半径的限制。

控制系统通过安装在驱动轴上的编码器反馈来组成一个闭环系统,目前基于两轮差速驱动的AGV路径跟踪方法主要有:PID控制法、*预测控制法、专家系统控制法、神经网络控制法和模糊控制法。

移动机器人(AGV)主要分类有哪些?

移动机器人(AGV)主要分类有哪些?

移动机器人(AGV)主要分类有哪些?
移动机器人(AGV)主要分为货叉式AGV、牵引式AGV、背驮移载式AGV、举升式AGV、潜入式AGV、重载式AGV等应用、辊道式AGV;AGV是由无人驾驶自动导引车辆(AGV)、管理系统、监控系统和智能充电系统等部分组成。

1、货叉式AGV:货叉式的AGV用于托盘类物料的搬运,可以实现机台到机台、机台到地面、地面到地面、以及叠放托盘等多种模式,可以解决不同高度、不同区域多站点间的物料输送。

2、背驮移载式AGV:采用多轮结构,可以进行更灵活的运行,适合机台间各种形式物料的搬运。

3、潜入式AGV:潜入式的AGV车体小巧,可以钻入物料车底部搬运物料。

4、重载式AGV:AGV领域里的巨无霸,它采用多轮系的驱动方式、高精度、大载荷是技术难度最高的AGV产品之一,系列产品已应用于工程机械、钢铁冶金等行业。

在管理系统、监控系统的管理监控下、移动机器人依照作业任务的要求,选择所规划的最优路径,精确行走并停靠指定的地点,完成一系列作业任务,如取货、卸货、充电等。

移动机器人(AGV)是衔接物流系统中各个相关组件的桥梁,在现代的生产物流搬运设备中,移动机器人(AGV)担当了一个非常重要的角色。

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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。

传感器系统结构图图3 传感器系统结构2、控制器:Arm9ARM9系列微处理器主要应用于无线设备,ARM9系列处理器可为要求苛刻、成本敏感的嵌入式应用提供可靠的高性能和灵活性。

嵌入式系统(ES)是计算机技术、通信技术、半导体技术、微电子技术、语音图像数据传输技术,甚至传感器等先进技术和具体应用对象相结合后的系统,其是硬件和软件紧密捆绑在一起的系统。

将嵌入式系统应用于机器人的设计中,对机器人的性能智能化、网络化、小型化都有了明显提高。

机器人需要有智能较高的自动控制性能与可靠的机械控制性能的同时保证。

在此以ARM9处理器为核心,对基于嵌入式系统的智能机器人进行了设计。

摄像头双目定位系统:由双目立体视觉技术计算出目标物在视觉坐标系中的三维坐标,并将该坐标转换到机器人坐标系,然后根据该坐标控制机械手实现自动定位。

人通过双眼观察客观的三维世界的景物,通过几何光学的投影,像点在左右两眼视网膜上的投影位置不同,这种两眼视网膜上的位置差就称之为双目视差(Binocular Disparity),简称视差。

人能有物体的远近感知,就是因为有这个视差,再经过大脑的加工形成的。

基于视差理论的双目立体视觉,就是运用两个相同的摄像机对同一景物从不同位置成像,获得景物的立体图像对,通过各种算法匹配出相应像点,从而计算出视差,然后采用基于三角测量的方法恢复深度信息。

现有的绝大多数双目立体视觉系统均采用这项原理。

两个摄像头被安装在机械手小臂上,用来充当双目立体视觉系统的双目。

为实现机械手目标自动定位的功能。

两摄像头将摄取的目标物的图像传递到图像采集模块,由主控器传送至上位机的立体视觉子系统通过该两幅二维图像,计算出目标物在摄像头坐标系中的三维坐标,将其转换为在机器人坐标系中的三维坐标,并将其传给机器人本体上的Arm9,并完成手臂的运动控制,控制手臂运动到目标物位置,从而实现自动目标定位的功能。

系统结构如下图所示。

图4 双目定位系统配置图3、驱动系统轮速控制驱动:驱动系统主要是电机的驱动。

电机是移动机器人的动力源泉,目前移动机器人领域应用较多的是步进电机和直流电机两种。

步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移模拟量的控制电机,其输出的位移大小与输入脉冲个数成正比且时间上与脉冲同步,通过改变脉冲频率调节步进电机转速。

直流电机采用PWM控制,只需要通过软件改变PWM波的占空比就可实现调速,这对提高移动机器人运动中的灵活性非常有用。

考虑使用嵌入式Arm作为控制器时设计可靠性,驱动电机就选用直流电机。

直流电机驱动系统结构如下图部分电机控制驱动电路以下是电机控制系统结构图:由于直流电机的开环控制技术不能消除转速差率以及不能满足实时性的要求,实际直流电机控制电流功率变换正反转 电流电压控制 电流反馈速度计算及反馈图7电机控制系统结构图 图6电机驱动电路图Arm9数据采集 DSP 功率变换正反转 直流电机1 直流电机2 速度反馈电流反馈电流反馈速度反馈图5 Arm 控制电机系统原理中常采用闭环控制技术来调节转速。

电机的闭环控制系统可以是单闭环系统(速度闭环),也可以是双闭环(速度环和电流环)。

转速负反馈单闭环控制系统可以保证系统稳定的条件下实现转速无静差,但是如果对系统的动态性能要求较高的话,如快速启制动,单闭环系统就很难满足要求,这是因为单闭环系统不能完全按照需求来控制动态过程的电流和转矩。

为了改善动态性,就要在速度反馈单闭环控制的基础上再引入电流反馈来控制系统动态过程中的电流和转矩,系统采用双闭环控制系统(外速度环和内电流环)。

机械臂伺服电机驱动:机械臂主要由手部和运动机构组成。

手部是用来抓持目标物体,运动机构使手部完成各种转动、移动或复合运动来实现规定的动作。

为了抓取空间中任意位置和方位的物体,需有五个自由度,用五个舵机来控制。

抬手臂(舵机1驱动)、转手臂(舵机2驱动)、肘转(舵机3驱动)、腕转(舵机4驱动)、手爪开闭(舵机5驱动)。

由Arm9产生六路占空比可调的PWM信号来控制机械手的运动如图8。

利用上位机与Arm9通信,改变占空比从而控制机械臂如图9。

为了使机械手运动时保持一定的连贯性,同时刻到达指定位置,机械手不同部位运动的速度应该不同,转一个小角度时舵机的速度应该慢一些,从而达到柔性控制。

图8改变控制信号占空比对应舵机输出轴转角舵机的主体结构有五个部分:外壳、减速齿轮组、电机、电位器、控制电路。

工作原理:控制电路接受来自信号线的控制信号,控制电机转动,电机带动一系列齿轮组,减速后传动至输出舵盘。

舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的,舵盘转动的同时,带动位置反馈电位计,电位计将输出一个电压信号到控制电路板,进行反馈,然后控制电路板,根据所在位置决定电机的转动方向和速度,从而达到目标停止。

图9 Arm9 控制舵机执行原理四、元器件选型机器人控制系统主要由两部分组成,即以ARM9为核心的上位机和以DSP为核心的下位机传感器、电机控制器。

系统的上位机由基于ARM920T内核的S3C2440嵌入式开发板构成,下位机以TMS320F2812芯片为核心构成分布式的DSP双足机器人的关节控制器,上位机和下位机之间通过CAN总线连接并实现数据通信。

上位机ARM9主要负责系统的初始化、远程通信、组织管理、任务规划、任务调度以及与下位机DSP的通讯等任务。

ARM9上运行有实时操作系统,负责多任务的调度和任务的执行,并通过CAN总线向下位机DSP控制器发送有特定数据格式的控制指令和控制参数。

同时,ARM9还接收下位机DSP控制器返回的机器人各个传感器及状态、位置参数、姿态等相关参数。

上位机ARM9将这些接收到的数据进行处理,结合预期的机器人抓取动作规划对机器人的下一个抓取动作做出相应的指示,保证机器人的实际运动状况和预期规划的运动在允许的偏差范围内保持一致,从而达到预期的目的以实现机器人平稳的运动和做出各种预期的抓取动作姿态。

下位机各DSP控制器主要负责接收来自上位机的控制指令和控制参数,按规定的协议进行转换、解释,并结合固化在DSP控制器中的控制算法完成对机器人电机的控制。

DSP在执行运动控制指令的同时还将机器人实际运动情况反馈给上位机ARM9,与上位机进行信息交换,以便上位机根据当前的运动状态决策下一步的抓取指令和参数。

下位机DSP控制器在接收到上位机发送来的控制参数之后应该迅速做出响应,结合控制算法给驱动器发送控制指令,同时通过光电编码器等传感器件反馈回来的信号再对控制指令(或者PWM波序列)做相应的调整。

机器人移动机构采用三轮结构(一驱动轮+两随动轮)。

驱动轮采用12V的 DC伺服电机,驱动轮的直径12cm,随动轮的直径15cm。

移动机构的平面最大移动速度达到1.14米/秒。

机械臂控制舵机为了减小机器人本身重量可以采用辉盛SG909G舵机,其扭矩:1.6kg·cm(4.8V)工作电压:3.5V—6V,可以增加电压(例如6V)来增大扭矩,来加大可抓取的物体重量,要达到要求抓取2Kg物体还得通过实验获得数据来确定。

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