自行走式地下掘进机器人姿态测量系统的设计

针对当前自行走式地下掘进机器人姿态测量方法只能应用于静态测量的不足,提出一种可实时动态测量机器人行进过程中姿态的新方法。该系统的核心是两个激光发射器和多个激光接收器。发射器发射三束带有一定特征信息的激光,包括一束选通光和两束扇形光。接收器接收到光束后,利用光束之间的几何关系、发射器的旋转速度和光束被接收的时间差来计算接收器相对于两发射器所在水平面的水平角和俯仰角,通过前方交会原理确定接收器即目标点的空间坐标。根据系统的测量原理建立测量模型,进行误差分析,建立误差模型,并对其进行仿真,与惯性导航测量误差进行比较。仿真结果表明该方法测量精度满足机器人位姿的测量要求。

自行走地下掘进机器人导向系统的测量方法

针对目前自行走掘进机器人姿态测量设备只能依靠人工操作,无法连续、实时动态测量的缺点,基于三点法姿态测量,提出了一种多目标点的自动测量方法.该方法采用激光发射模块与接收模块,利用前方交会原理,通过测量多点坐标完成机器人的姿态测量;介绍了测量装置的总体架构和硬件设计方案,并对测量误差进行了分析;同时采用卡尔曼滤波算法对测量坐标进行预测补偿,提高了测量精度.仿真结果表明:这种测量装置可以提高系统的实时性,且数据处理方法对系统噪声和量测噪声有抑制作用.

复杂地质条件矿用自行走式掘进机器人自适应避障研究

针对因复杂地质环境障碍物较多,导致避障难度大的问题,以矿用自行走式掘进机器人为研究对象,提出基于人工势场的机器人自适应避障方法。以最快前进速度和目标方向统一保持度作为映射条件建立目标函数。利用蚁群算法获取掘进机器人与目标位置的最短距离。将复杂地质环境中的障碍物看作一个质点,并确定质点影响范围。计算质点坐标并查找距离其最近的目标点,添加子目标,使机器人到达质点影响范围内时快速以子目标为前进方向,实现自适应避障。实验结果表明,所提方法在复杂地质环境中的避障精准度较高、效果表现较佳。

激光测距无损检测机器人运动控制研究

为了提高无损检测机器人行走的直线度,针对移动机器人系统,研究了激光测距的位置反馈方法,开发了基于微控制器STM32芯片的控制器,完成了边缘传感器信号、光电码盘信号、激光测距信号的接收与处理;设计了系统的软件结构,探讨了移动机器人系统的建模与仿真,详细分析了永磁同步电机的数学模型和移动机器人的运动学模型,在此基础上,以移动机器人的侧移与偏移角度为指标,设计PID控制器的参数,进行PID控制算法的仿真;经过仿真分析,研究扰动对于系统各部分新能的影响,验证了控制算法的合理性与有效性。

4自由度双目立体视觉系统的设计

本文介绍了一种4自由度双目立体视觉系统,该系统是本实验室设计的仿人双臂冗余自行走机器人的一部分,由于安装了该视觉系统,机器人的操作范围扩大,可以跟踪移动的工件,使得读机器人特别适合柔性制造系统中的装配作业和搬运作业,可以将装配和搬运一体化。同时由于该机器人具有自行走功能,可以在视觉控制下使柔性制造系统具有动态自动重组的能力。