仿人机器人及其步态控制

仿人机器人是最能代表人类用工程方法进行自我克隆的能力的智慧结晶。它可以具有类人的外貌特征和运动功能,以及视觉、听觉、触觉、接近觉、味觉等智能感知能力,可在未知环境中独立行走,与人进行一定程度的交流,其技术研究是当今机器人领域的前沿和热点。本文就近年来机器人平台的发展和步态控制的研究近况进行综述,分别概括各方向的发展动态和目前仍然存在的问题。

小型仿人机器人电机控制系统的设计与实现

设计小型仿人机器人的电机控制系统,以实现多自由度运动控制和协调是机器人技术中的一个难点。针对传统控制器控制的电机数量少、难于实现关节协调的缺点,提出一种基于数字信号处理器(DSP)的新型电机控制系统。通过整合DSP、电机控制集成电路和正交解码单元,发挥DSP的运动控制能力,实现对多路不同类型电机的实时控制。该系统可以获得符合要求的转角控制精度。

考虑并联机构结构参数误差的控制模型研究

文章以一三平动自由度并联机构为研究对象,有效解决了因理论模型控制实际机构引起的空间层面不对称的问题,进而提高了系统的控制精度。首先建立了坐标系和分析误差源,在此基础上借助空间矢量链分析方法,推导了含误差参数机构控制的正、逆解模型,有效地解决了因立柱导轨垂直度误差引起的机构误差问题。仿真结果验证了模型的正确性,研究成果已应用此类机构的开发中。

仿人机器人双臂/躯干运动规划研究

提出了仿人机器人双臂和躯干运动的两种规划方法用以补偿机器人运动过程中产生的自转转矩,进而提高系统运动稳定性.分析了运动中地面对机器人的作用力矩和双臂摆动对身体运动产生的影响.以补偿自转转矩为目标,规划了躯干自转补偿和双臂摆动补偿两种运动方式.以能量消耗为评价函数对这两种方法进行了比较,验证了两种方法的性能和可行性.

多尺度异型零件精密装配关键技术研究与系统开发

随着对操作的精度和可靠性的要求越来越高,精密装配技术与系统近年来受到广泛的关注。本文分析了自动精密装配领域的国内外研究现状,结合以点火靶装配为应用对象的多尺度异型零件精密装配研究,从装配对象、装配系统、系统标定、控制策略以及装配实现等方面探讨精密微装配的发展、关键技术及研究成果。

宏微结合的多机械手微装配机器人系统

为解决复杂组件装配中存在的并行操作、空间操作和多操作对象的难题,研制了一套基于显微视觉伺服的多机械手微装配机器人系统.该系统有6个机械手,每个机械手都由宏动模块、微动模块和末端夹持器组成.分别针对5种不同结构类型的零件,设计了5种异形零件夹持器.通过给镜头配置高精度的位移平台,实现了在30 mm×30 mm×30 mm的大操作空间内2μm精度的在线检测,可实现±9μm的装配精度.通过显微视觉反馈和力觉反馈相结合的策略,设计了过盈配合件的装配方法.使用该微装配机器人开展了微装配实验,实验结果表明该微装配机器人系统是可行的,基本能实现既定的装配要求.

面向细长形物体的精密运动规划

提出了一类针对细长形物体的高精密操作的运动规划方法.首先建立了机械手与显微相机之间的坐标转换关系,以及对力坐标系与操作手之间的转换矩阵标定;再借助约束刚性多体模型构建物体与机械臂之间的运动学关系,提出了采用混合控制策略.利用力反馈确定物体姿态和物体参数,利用单目显微视觉反馈确定物体的位置信息,从而实现对细长形物体的高精密运动控制.实验结果验证了该方法的有效性.