Motor Imagery and Error Related Potential Induced Position Control of a Robotic Arm

The paper introduces an electroencephalography(EEG) driven online position control scheme for a robot arm by utilizing motor imagery to activate and error related potential(ErrP) to stop the movement of the individual links, following a fixed(pre-defined) order of link selection. The right(left)hand motor imagery is used to turn a link clockwise(counterclockwise) and foot imagery is used to move a link forward. The occurrence of ErrP here indicates that the link under motion crosses the visually fixed target position, which usually is a plane/line/point depending on the desired transition of the link across 3D planes/around 2D lines/along 2D lines respectively. The imagined task about individual link's movement is decoded by a classifier into three possible class labels: clockwise, counterclockwise and no movement in case of rotational movements and forward, backward and no movement in case of translational movements. One additional classifier is required to detect the occurrence of the ErrP signal, elicited due to visually inspired positional link error with reference to a geometrically selected target position. Wavelet coefficients and adaptive autoregressive parameters are extracted as features for motor imagery and ErrP signals respectively. Support vector machine classifiers are used to decode motor imagination and ErrP with high classification accuracy above 80%. The average time taken by the proposed scheme to decode and execute control intentions for the complete movement of three links of a robot is approximately33 seconds. The steady-state error and peak overshoot of the proposed controller are experimentally obtained as 1.1% and4.6% respectively.

Anti-Windup Control Strategy of Drive System for Humanoid Robot Arm Joint

To address the problems of torque limit and controller saturation in the control of robot arm joint,an anti-windup control strategy is proposed for a humanoid robot arm,which is based on the integral state prediction under the direct torque control system of brushless DC motor. First,the arm joint of the humanoid robot is modelled. Then the speed controller model and the influence of the initial value of the integral element on the system are analyzed. On the basis of the traditional antiwindup controller,an integral state estimator is set up. Under the condition of different load torques and the given speed,the integral steady-state value is estimated. Therefore the accumulation of the speed error terminates when the integrator reaches saturation. Then the predicted integral steady-state value is used as the initial value of the regulator to enter the linear region to make the system achieve the purpose of anti-windup. The simulation results demonstrate that the control strategy for the humanoid robot arm joint based on integral state prediction can play the role of anti-windup and suppress the overshoot of the system effectively. The system has a good dynamic performance.

A DoS Attacks Detection Aglorithm Based on Snort-BASE for Robotic Arm Control Systems

In response to the frequent safety accidents of industrial robots, this paper designs and implements a safety detection system for robot control. It can perform real-time security detection of robot operations on industrial production lines to improve the security and reliability of robot control systems. This paper designs and implements a robot control system based Snort-BASE for real-time online detection of DoS attacks. The system uses a six-degree-of-freedom robotic arm as an example, uses Snort to record the network communication data of the robot arm control system in real time, and filters the network traffic through self-defined rules, and then uses the BASE analysis platform to achieve security analysis of the network traffic. The solution verifies the effectiveness of online real-time detection of attacks and visualisation of attack records by designing simulated robotic arm and real robotic arm attack experiments respectively, thus achieving the security of network communication of the robot remote control system.

Modeling a Controller for an Articulated Robotic Arm

The precise control upon each degree of freedom of a robotic arm is a great challenge in implementing industrial work. This paper aims to design a novel controller for an automated robotic arm. A discrete Proportional Integral Derivative (PID) control technique is being used to replace the complex electronic circuitry, which would greatly reduce the cost and size of the controller. DC motors will be controlled on the basis of Closed-loop System using an avr (Atmega 16/32) microcontroller. Transfer functions have been derived for mathematical modeling of the system through which the stability of the system can be evaluated prior to fabrication.

Singular perturbation composite control of a free-floating flexible dual-arm space robot

The Free-floating Flexible Dual-arm Space Robot is a highly nonlinear and coupled dynamics system. In this paper, the dynamic model is derived of a Free-floating Flexible Dual-arm Space Robot holding a rigid payload. Furthermore, according to the singular perturbation method, the system is separated into a slow subsystem representing rigid body motion of the robot and a fast subsystem representing the flexible link dynamics. For the slow subsystem, based on the second method of Lyapunov, using simple quantitative bounds on the model uncertainties, a robust tracking controller design is used during the trajectory tracking phase. The optimal control method is designed in the fast subsystem to guarantee the exponential stability. With the combination of the two above, the system can track the expected trajectory accurately, even though with uncertainty in model parameters, and its flexible vibration gets suppressed, too. Finally, some simulation tests have been conducted to verify the effectiveness of the proposed methods.

基于UARM的流水线激光雕刻系统

激光加工是工业制造中的重要加工方式之一,为了解决传统的激光加工设备由于设备成本高和操作复杂而产生的问题,则迫切需要研发设计一种高效低成本的激光加工系统。本文提出了一种基于UARM机械臂的流水线激光雕刻系统,该系统由激光模块、UARM机械臂和流水平台组成,共同实现对各种材料的高精度、高效率雕刻。基于UARM机械臂的流水线激光雕刻系统由的硬件和软件两个部分组成,其中包括UARM的机械设计、激光模块选取以及控制系统的撰写。同时展示了实验结果,证明了系统在不同材料上实现高质量雕刻的有效性,能体现出系统在产品标识和流水线雕刻加工方面具有广泛的工业应用潜力。

基于ARM-STM32的智能消杀作业机器人平台及终端

本文介绍了一种基于STM32的智能消杀作业机器人,其核心部件包括智能无人车载底盘、消杀喷雾模块、红外体温监测模块、装载模块、无人机追踪模块和STM32单片机,可接收来自移动平台、专业控制设备等多种平台的控制指令。该机器人实现了对公共区域的远程监控及无人化自动作业,具有自主、智能、便捷、高效的优点,有效地解放了人力,提高了工作效率,降低了工作人员的感染风险,具有良好的使用前景。

基于ARM和FPGA的机器人运动控制器的实现

介绍了一种基于ARM(Advanced RISC Microprocessor)和FPGA(Field Programmable Gate Array)的嵌入式机器人运动控制器的可重构设计方法,给出了控制器的结构设计、功能设计和硬件设计,提出了由ARM微控制器通过JTAG配置FPGA的方法,以及介绍了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ在控制器中的应用;充分利用ARM微处理器高速运算能力和FPGA的快速配置能力,大大减少了系统的外围接口器件,有效地降低了成本,提高了系统的集成度和灵活性,便于用户实现较为复杂的算法;实验表明,控制器性能可靠,能同时满足多轴电机运动控制的需要。

基于ARM的嵌入式服务机器人控制器的研究

服务机器人控制系统是机器人的神经中枢,它决定机器人能否按照用户要求顺利完成相应工作任务。这里提出一种基于ARM和μC/OS-II的服务机器人控制系统,给出嵌入式服务机器人控制器的整体结构设计、功能设计和主控制器模块。在此基础上采用结构化设计方法,设计基于μC/OS-II的服务机器人控制软件结构。该控制系统除具有模块化、体积小、功耗低、实时性强、可靠性高等优点外,经简单硬件调整和软件定制,能适用于不同类型的服务机器人,是服务机器人智能化发展的基础性研究。

基于ARM的自主移动机器人控制系统设计

自主移动机器人是近年来研究热点,基于三节履带式机器人机械结构,提出了以ARM架构微处理器s3c2410为核心、多传感器的自主移动机器人控制系统,采用了Linux嵌入式操作系统作为S3c2410软件开发平台。微处理器外部扩展数字电路采用了CPLD来实现,减少了外围分立元件的使用及PCB面积,可靠性高、抗干扰能力强;基于Verilog语言对CPLD进行了设计与实现。ARM与CPLD采用ISA总线方式通信,整个控制系统具有良好的可扩展性、硬件可裁剪性。通过爬楼梯、避障等实验,验证了机器人具有良好的自主移动性能。

基于ARM的嵌入式系统在机器人控制系统中应用

依据现代机器人技术的发展特点,提出了一种基于ARM(AdvancedRISCMicroprocessor)、DSP和arm-linux的嵌入式机器人控制系统的设计方法,介绍了嵌入式系统,给出了功能设计、结构设计、硬件设计、软件设计的控制系统的设计过程,并分别从上述各方面对控制系统的通用性进行了探讨。层次化的体系结构、模块化的硬件、结构化的软件使得设计出的机器人控制系统经过简单的硬件调整和软件定制,就能适用于多种机器人。通过七自由度串联机器人抓取工件的实例验证,该机器人控制系统性能稳定、具有一定的通用性。

基于ARM+DSP+FPGA的机器人运动控制器研究

为了满足机器人运动控制器实时性的要求,研究一种基于ARM+DSP+FPGA的机器人运动控制器,分析该机器人运动控制器的体系结构特点、硬件电路设计和各主要模块。所研究的控制器能够实现机器人可靠的运动控制。

基于ARM的研磨抛光机器人运动控制器的设计

本文设计了研磨抛光机器人分布式控制系统中的一种运动控制器,并对运动控制器基于AT91M40800微控制器的硬件结构、基于μC/OS-Ⅱ实时操作系统的软件模块和采用的参数模糊自整定PID机器人关节位置控制策略进行了详细介绍。实验表明该控制器可以大大降低研磨抛光机器人的位置跟踪误差。提高了关节控制的计算及处理能力,易于扩展和维护。

基于PC与ARM的四足机器人分布式控制系统设计

针对足式机器人控制系统的问题,设计了一种用于四足机器人的分布式控制系统。研究了针对四足机器人的复杂控制系统,该系统采用了PC机作为监控机,以ARM9内核的32位微控制系统作为控制单元;整个控制系统采用CAN总线通信。研究了主控制器如何进行系统整体协调控制、步态规划运算,向各子控制器发出运动指令,并和监控机进行通信;子控制器如何实现相应各条腿的3个关节运动控制,向主控制器传送各条腿的运动状态数据。该控制系统已运行于JQRI00四足机器人,实验证明系统具有良好的可靠性,能较好地实现对机器人移动平台的实时控制。

基于ARM的机器人旋转绕臂二自由度控制设计

机器人旋转绕臂二自由度控制设计是机器人智能控制的关键技术,传统方法采用混频驱动的超外差控制方案,无法有效实现对仿人机器人的手臂抓取运动规划和二自由度控制。提出一种基于ARM的机器人旋转绕臂二自由度控制设计方案。将仿人机器人涉及的高维空间运动规划复杂问题分解成一系列低维空间的子问题,根据机器人在工作空间末端效应器位姿状态提供的启发式信息,采用二自由度控制方案,进行控制模型设计,基于ARM和Linux进行系统硬件设计,机器人系统硬件设计部分选择ARM11 CPU为中央处理器。选择ARM11 CPU S3C6410作为硬件核心,系统中使用了256 Mbyte的DDR内存,作为数据的缓存,进行系统设计与实现。仿真结果表明,该控制系统具有较好的机器人行为特征提取和识别能力,对机器人的旋转绕臂控制精度较高,展示了较好的应用价值。

一种基于ARM的教学机器人控制系统的设计

介绍了一种基于32位ARM处理器LPC2212和实时操作系统μc/osⅡ的教学机器人控制系统的设计过程。重点介绍了以LPC2212为核心的控制系统组成,基于LM629的位置闭环单元,基于LMD18200的功率放大单元和基于实时多任务操作系统μc/osⅡ的软件设计策略,并给出了机器人运动实验的结果。该系统适合在非结构动态环境中进行分布式多AGNET(智能体)、多机器人的协作、移动机器人路径规划与避碰、足球机器人比赛等的学习与研究。

基于ARM的搬运机器人云模型控制器设计

云模型控制理论是智能控制学科的新兴领域,提出至今大部分研究仍集中于理论和仿真实验。针对云模型理论研究现状,提出了基于ARM的一维云模型控制器的设计方法。用摄像头采集的可信度为被控量,设计出一维云模型控制器。将其成功地应用到基于ARM的搬运机器人中,进行实时定位控制。实验结果表明,一维云模型控制器能保证机器人的定位系统具有良好的控制性能,证明了该云模型控制器设计的有效性和科学性,为今后云模型控制器的设计和应用提供一定的参考。

基于ARM的新型远程脑服务机器人控制系统设计

提出了机器人远程“大脑”和机器人本体上“小脑”分工协作的新型远程脑机器人控制体系和结构设计方案,在此基础上设计了基于ARM7的远程脑机器人的嵌入式控制系统,优化了系统设计,满足了该类型机器人的控制需要,并为以后的进一步开发奠定了基础．

基于ARM的六自由度扎针机器人控制系统设计

针对扎针机器人控制系统设计问题,采用六自由度机械结构实现机器人任意位姿的调整,以ARM芯片STM32F429IGT6作为主处理器,从控制系统硬件组成、选型、连接电路设计、软件流程设计方面提出了具体的解决方案,通过搭建实验系统,验证了方案的可行性。系统简单易实现、成本低、可扩展性好,能为扎针机器人早日实现临床应用提供解决思路和技术支持。

基于ARM9的足球机器人底层控制系统的设计

设计了一种基于32位ARM处理器S3C2440和嵌入操作系统UC/OS-Ⅱ的足球机器人底层控制系统.重点介绍了以S3C2440为核心的控制系统组成,基于LM629的位置闭环单元,基于L298的功率放大模块和嵌入操作系统UC/OS-Ⅱ的软件设计策略.实验结果表明,系统具有比较高的精度和稳定性,系统设计合理、可行.