基于视觉传感的路障自收放控制方法实现

高速公路路障摆放与回收是高危作业,为减少公路上交通事故的发生,课题组设计并开发了基于Arduino和Pixy CMUcam5视觉传感器的路障自收放机器人系统,由移动机器人平台搭载手爪自由移动来实现路障的合理摆放与收回。通过移动平台上路障收放装置的合理设计,并通过网络控制接口与机器人平台上的图像采集与识别模块实现通信,将视觉传感器捕捉到的路障的三维空间位置信息传送给微处理器,控制移动机器人移动定位,手爪配合实现路障收放。该路障自收放系统具有很强的实用性,可实现路障摆放和回收无人操作。该设计可提高公路作业的安全性,有一定的推广意义。     

基于驱动轮同步转向机构的全向移动机器人

针对现有轮式全向移动机器人在工程实际应用中存在的同步转向能力差的问题，基于全向移动的轮式机构，设计了一种全向轮同步转向机构，以实现一个步进电机控制4个驱动轮同步转向。分析该转向机构的工作机理，并将该转向机构应用于全向移动机器人，在此基础上研制出一款主要应用于食品厂材料搬运工作的产品样机。通过对机器人进行运动学分析，得到了输入转速与机器人运动速度之间的关系，验证了该机器人的全向移动功能，降低了轮式全向移动机器人控制难度。研究实现了机器人高速度、高精度、高稳定性全向移动。     

基于非线性局部特征匹配的重复定位精度测量方法

重复定位精度是机器人精度评估的重要指标之一。提出一种基于光学图像非线性局部特征匹配的2-DOF机器人手臂重复定位精度测量方法,具有非接触、高精度和易测量等优点。在XY-Theta测试平台采用远心光学成像系统采集2种工况下机械臂定位点的视觉图像,并对其进行KAZE特征点提取和匹配,计算定位坐标点云并拟合其最小包围圆,进而得出机械臂的重复定位精度。对比实验结果表明:所提算法相比传统方法在精度、稳定性方面均具有显著优势,可推广到其他精度测量应用中。     

多功能模块化居家整理机器人的结构设计

为了实现日常居住环境的智能化，课题组设计了一款基于语音识别和移动端APP控制的多功能模块化居家整理机器人。采用树莓派处理信息、下达指令，利用单片机控制的摄像头对物品进行识别，通过超声波和红外线2种测距模块实现机器人整体避障和循迹，由搭载的6轴机械臂及配套机械爪对物品进行抓取与整理。设计了该机器人的机械爪模块、升降转台、清洁模块、万向移动底盘和摩天轮置物台等结构。实物样机运行结果表明：该机器人能够有效抓取不同形状的物品，使用过程自动化程度高，环境适应性强，整理与搬运效率高。     

仿蜘蛛救援机械臂结构设计与研究

针对非结构化环境下的救援任务,结合生物界蜘蛛腿部的运动特性,设计了一种仿蜘蛛式救援机械臂。基于机构学数学基础的拉格朗日方程求解救援机械臂的动力学模型。鉴于救援机器人的实时性、自适应等特性,分析径向基函数神经网络的控制策略,提出基于径向基函数神经网络救援机械臂的控制策略。采用径向基三层前向网络设计救援机器人的控制方案,重点探讨了救援机器人单关节的神经网络控制方法,并对其进行Matlab仿真。结果表明:所设计的控制方法可实现救援机械臂的自适应性和鲁棒性。     

机器人实验教学平台软件的设计与实现

机器人技术已成为国际学术界关注的一项热点问题。开发机器人实验课程，让研究生接触到国际先进的机器人具有重要意义。现有实验用机器人不具备可操作的人机交互接口，造成实验过程中要编写大量的底层代码，浪费了宝贵的时间。针对此问题，设计并实现了一套移动机器人直接控制实验平台软件，提高了课程时间的利用效率，增强了课程的可扩展性。同时将学生的精力集中在控制算法的开发与实现过程，达到了研究生实验课的培养目的。     

自动化学院科研巡礼

近年来，北京邮电大学自动化学院在全体师生的共同努力下，学术科研有了长足的发展，下面展示的是学院部分科研室以及科研成果。空间机器人与虚拟技术研究组在孙汉旭、贾庆轩两位教授的带领下，以国家高技术航天领域空间机器人工程研究中心和DOMA虚拟技术工程技术研究中心为平台，主要从事空间机器人、智能移动机器人、数字化功能样机、虚拟现实显示软硬件系统、虚拟现实交互技术等方面的研究。研究组承担了多项国家自然科学项目、国家“863”国防预研及省部级项目和企业合作项目。先后主持研制了我国首台气浮式大型舱外机械臂、亚洲最大…     

移动机器人系统多传感器信息融合研究

多传感器信息融合是目前移动机器人领域的主要研究热点。全面讨论了多传感器信息融合技术的主要研究进展及其在移动机器人系统中的典型应用情况；简要介绍了多传感器信息融合的基本实现方法；系统分析了移动机器人系统中多传感器信息融合的主要研究目标与研究内容；在此基础上，提出一种基于多传感器信息融合的足球机器人定位与导航系统的设计实现方案。     

一种新型服务机器人的设计与分析

随着老龄化社会的到来和机器人技术的发展，服务机器人成为了机器人领域的研究热点之一。以提高服务的舒适性为切入点，设了一款新型服务机器人并对其机械臂轨迹规划进行了研究。首先，结合轮式与足式的优点，设计了一种新型轮足式的服务机器人底盘，并且采用麦克纳姆轮进一步提高服务机器人的运动性能；其次，以人臂为参考对象，确定了服务机器人机械臂的自由度，并建立了服务机器人整体三维模型；最后，在MATLAB中建立机械臂模型，分析了其直线插补运动与曲线插补运动。仿真实验表明，机械臂运动时各关节的角位移、角速度和角加速度都是光滑、无跳变现象，即所设计的机械臂无论是做直线运动还是曲线运动都能够平稳的工作。     

悬挂式协作机器人设计与分析

针对老年人独处晾晒衣物困难的问题,基于人机协作的特点及要求,研究设计一种悬挂式协作机器人,其主要由机械臂和末端手爪等部件组成,机械臂由两关节构成,采用Matlab软件求解协作机器人的运动空间云图;基于指数积公式,求解悬挂协作机器人的运动学方程;依据机器人的工作流程,采用UG软件对其进行运动仿真分析,求解其位移和加速度随时间的变化规律;最后,采用PLC对其进行控制研究,获取机器人的控制信号,为协作机器人的设计研究提供一种理论基础。     

自动窗帘远程控制系统

针对目前自动窗帘需要通过按钮或遥控器且只能实现近程控制的现状,提出了一种以STM32F103芯片为核心, 结合Wi-Fi通信技术和互联网技术,能够简单有效地对自动窗帘进行远程控制的解决方案。方案采用模块化的设计思 路,重点分析了系统无线通信模块、继电器模块、按键模块、电源保护和电平转换模块的设计过程,介绍了系统的基本工 作原理和操作方法,设计了基于TCP通信协议的服务端和客户端软件以通过互联网或者个人移动设备实现窗帘的远程 控制。实际结果表明,该方案可以应用于家居或办公环境,具有稳定性高、操作简单等特点。     

钢桶螺纹盖机器人旋紧控制系统

为了解决人工操作或机械半自动化旋紧钢桶螺纹盖所带来的弊端,提出采用工业机械臂对其进行自动旋紧。运 用EtherCAT总线技术,通过CoDeSys开发软件,设计开发了一种机器人旋紧控制系统,使得机器人可以对钢桶螺纹盖进 行自动抓取、定位和旋紧,完成相应的工序。该设计实现了钢桶螺纹盖旋紧的自动化生产,提高了生产效率和加工质量。     

基于PLC的冲床机械手伺服控制系统

针对冲床采用人工上下料存在效率低及安全隐患等问题,设计了一种基于PLC的冲床机械手自动上下料伺服控制系统。以三菱Q系列PLC为控制核心,设计了系统的总体控制方案;采用真空吸盘实现工件的抓放,完成了吸盘气动系统的设计;确定了系统各硬件的型号;采用SSCNET通信总线代替脉冲实现对伺服驱动单元的控制,设计了伺服驱动器的电气回路和定位模块与极限开关的接线;分配了系统输入输出端口,通过GX Works2软件编写机械手自动运行程序。系统采用闭环控制,精度高,运行快速稳定,能明显提高工作效率,改善工作环境。     

基于LabVIEW的自动摆盘设备控制系统设计

为了解决吸头和比色杯摆盘（把物品装进相应的盒子中）效率低的问题,采用工业计算机和运动控制卡开发出 了一种新型自动摆盘设备控制系统。系统采用伺服电机和电磁阀作为控制部件,并基于LahVIEW设计出了一套从取 盒、定位、摆盘到卸盒的自动化流水线摆盘系统,从而解决了人工摆盘速度慢、精准度低的问题。实验结果表明,该系统 能够大大提高摆盘效率,具有速度快、精准度高、稳定性好等优点。     

采用模糊逻辑的移动机器人轨迹跟踪

针对差动轮驱动的移动机器人动力学的高度非线性和运动环境的不确定性,提出了基于模糊逻辑的移动机器人路径跟踪控制方法。该方法通过合理选择模糊控制器的参数和优化规则库,使其输出合适的线速度和角速度,从而控制移动机器人准确地跟踪预规划的路径。提出了两轮差动式移动机器人的动力学模型,使得该模糊控制器对不同几何参数的差动式机器人具有普遍的适应性。在实际场地试验和亚太机器人大赛中验证该方法的有效性。     

基于视觉传感的焊缝跟踪系统研究现状

视觉传感技术在焊接机器人上的应用,大大提高了机器人的焊接效率和焊接质量。文中介绍了基于视觉传感的 焊缝跟踪系统的分类及主动视觉和被动视觉技术的基本原理;分析了图像处理技术的滤波去噪、图像分割与边缘检测和 特征分析等研究方法;分析了焊缝跟踪系统的控制结构和智能控制技术的应用现状。最后提出根据视觉传感系统测得 焊缝的信息,实时调节焊接参数以及焊枪角度等工艺参数进行自动化和智能化焊接是未来发展方向。     

体感交互式拟人手臂机器人

针对目前人体动作同步机器人造价高,使用过程繁琐,需要穿戴多种传感器设备等缺点,设计并研制了一种不需 要穿戴传感器的人体手臂动作同步机器人。介绍了机器人的结构和系统组成,给出了Kinect读取和共享数据以及转换 为机械臂可用数据的方法,设计PID结合PWM脉宽调速的控制驱动模块,完成了机械臂控制系统的软件。结果表明该 人体动作同步机器人在未经培训的操作者指挥下,能够从不同初始位置完成人类肢体动作发出的指令,并且精度较高。 这一研究可为无传感器肢体交互智能机器人研制提供参考     

基于机器视觉的音叉式表晶谐振裸片分选方法研究

针对表面未被银的32768Hz手表用晶体谐振音叉裸片自动检测分选的要求,提出了一种基于机器视觉的晶片自动上料及分选方法并实现了相应的系统,介绍了分选系统的总体结构,着重阐述了视觉分选模块的工作原理,讨论了相应的机器视觉处理算法。实验结果表明该方法能有效地检测音叉片相应外观参数,达到自动分选的目的。     

以PLC为核心的自动监测系统的设计方法

本文主要讨论了以可编程序控制器（PLC）为核心的自动监测系统的设计问题,PLC是一种新型自动控制器件,它具有计算机的部分功能,又能直接与强电相连接,是自控系统的一个重要分支,本文讨论了PLC应用系统的软、硬件设计方法．     

全自动装箱机机械式抓头的仿真研究

针对现有抓头机构不能实现异型瓶自动化装箱,提出设计一种能满足异型瓶装箱要求的机械式抓头部件。文中 结合抓头的工艺要求,设计了机械式抓头,并对机械式抓头进行静态和动态条件下的仿真分析,研究机械式抓头能否成 功抓取异型瓶以及机械式抓头加速上升产生的惯性力对抓瓶过程的影响。仿真分析结果表明机械式抓头能够完成异型 瓶的装箱动作且惯性力对抓瓶过程没有影响。该设计增添了瓶子自动装箱的种类,具有较高的应用价值。