【视觉引导机器人】模块化机器人规划【范本模板】

发布时间:2022-09-22 12:41:06 作者:BOB体育投注官网入口

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  选用新华龙公司的c805lf043作为主控芯片主频为24mhz担任对编码器转角信息和手柄开关量进行搜集并使用其内部的can操控器与外部的can收发器完结3个四位可逆计数器74lsl93串联而成其输出为12位的二进制数将其初值设为即2048逆时针旋转时丈量规划为2048一1024顺时针旋转时丈量规划为2048一3072满意编码器的精度搜集要求计数电路的数据输出do一dll送至主控芯片处理

  现在,机器人的展开日新月异,机器人服务现已覆盖了人们日子、作业、文娱的方方方 面。跟着人类的需求的不断添加,对机器人范畴的探究也越走越远,机器人模块化技能已在 各个范畴的产品研讨和开发中广泛使用。于传统机器人比较照,模块化机器人柔性更好,自 修正才干强柔性高,且容错性强、本钱较低。模块化结构较简略,便于加工,各模块能彼此 替换,组装便利简洁。因为模块化机器人结构和功用的可重组性,对使命和环境有很强的适 应才干。选用模块化技能,有利于机器人的维护和保养,缩短了机器人规划的时间。因而, 本文将选用模块化的办法开发一种新机器人体系,希望有利于改善现在机器人操控杂乱、通 用性差和操作繁琐等问题.本文总共分为六个部分,榜首部分序言首要归纳模块化机器人的 研讨布景、含义和国内外模块化机器人研讨现状,第二部分探讨了机器人模块化的规划原理 和办法,第三部分首要评论了机器人操控体系规划,第四部分剖析机器人主从操控战略.第 五部分概述了机器人构型,最终进行了小结.

  机器人结构不同,通用性也不相同.研讨模块化机器人的含义,首要是为了改善机器人的 通用性,因而要规划出改动构型后能完结使命的机器人。模块化机器人能够在不同的使命要 求、作业环境下,经过改动本身仅有的几种模块的衔接次序或办法而取得多种不同构型的机 器人体系。这些不同的构型之间能够经过简略地改动模块之间衔接次序就能够彼此转化。这 种组合并不是简略的机械装置,参加的各个模块都是一种集通讯、操控、驱动和传动为一体 的单元,使组合成的体系满意不同的作业环境或不同的使命要求.比较传统机器人,模块化机 器人具有柔性高、容错性强和自修正才干强、本钱低一级长处.模块化结构简略,易于加工, 各模块之间能够彼此替换,完结快速组装。因而,本文将选用模块化的办法研讨开发一种新 型主机器人体系,以处理现在主机器人通用性差、操控杂乱和操作不直观等首要问题。

  国内外学者在模块化机器人方面的研讨成果较丰厚,尤其是国外,许多机器人体系现已 商业化了,如瑞士的 Omega 7。0 机器人,法国的 MPB Techn 机器人,美国研宣布的 phantom Desktop,以及 gies 公司出产出的 Freedom6S 机器人和 Haptic Technologies 公司开发的 Excalibur 机器人等。新近研宣布的这些机器人在构型上都是固定的,比较呆板,无法依照使命要求在 构型上作出相应的改动;机器人的自在度彻底是固定的,不利于确保主从操控的实时性与稳 定性;当实践使命发生改动时,因为主机器人无法担任作业,有必要从头研发其他机器人,造 本钱钱和作业量的添加。可见,主机器人的通用性问题是研发机器人要处理的重要问题.

  21 世纪以来,国内一些机器人研发部门对模块化机器人展开了深入研讨,其间工业机 器人的研讨最多。张玉华(哈尔滨工业大学机器人研讨所)以为能够研发一种模块化可重构 的机器人体系,有利于模块敏捷组成多种阵列网格局的全体构型,使模块化机器人全体结构 既有阵列式特色,又有串联式的特色;张玉华选用相对方位矩阵来阐释模块间的相对联系以及 模块的周围环境,建立了模块化机器人各个模块的运动规矩库。

  赵广涛(清华大学)提出了一种新的可重构机器人的单元组合模块理论,对机器人的摆 动、旋转这两个关节进行了规划,研宣布了摇摆模块和旋转模块,巴东模块有独立的结构, 旋转模块有运动功用,规划出的辅佐模块能够完结全体组合结构的重构,下降了规划和剖析 模块化机器人的难度。

  刘金国(沈阳自动化研讨所)一种模块化链式移动机器人结构,提出了依据组合计数原理 的递归算法,用于多模块变形机器人的非同构构形计数。

  李树军(东北大学)也探讨了一种模块化可重构工业机器人,规划了三大类模块-关节模 块、连杆模块和辅佐模块,并选用依据指数坐标的运动学求解办法。

  能够看出,模块化工业机器人还首要处在研讨和起步阶段,模块化机器人的使用也首要 是针对一些高端范畴,首要集中于一些大学及研讨所的科研范畴的研讨,儿乎没有工业出产 方面的使用。模块化机器人所具有的灵敏性、对环境的强壮习气性以及作业规划的可扩展性, 必定会成为未来工业机器人范畴的一个首要趋势,尤其是跟着人类对外太空等一些人类无法 抵达范畴的进入,就更需求比传统机器人更优越的机器人来替代人类进行探究.

  模块化思维并不是一个新颖的概念,最早被称为积木拼搭办法,所谓积木拼搭体系,就 是把规范化的部件组装组成一个设备或一个体系,用组件批量出产来下降本钱,用交流性来 改善修理保养功用,一起进步体系的柔性。模块规划思维使用到工业机器人规划中能够缩短 产品的开发、出产周期,下降出产本钱,进步规划的重复使用性,添加体系的可靠性,一起 能够依据客户的需求对体系进行合理的装备,以不满不同的市场需求,模块与体系之间存在 以下几个方面的联系:一是模块具有独立的功用,二是模块的功用需求在全体体系中得以实 现,三是模块具有规范的可速配的输入输出接日,尺度上的衔接别离设备是有必要的,此外信 息、能量等输入输出接口也是完结全体体系功用所必需具有的.

  模块化工业机器人中的模块是一个个彼此独立的机械功用模块单元,模块之间能够完结 快速的衔接和别离,每个模块都是一个集通讯、操控、驱动、传动为一体的单元,模块之间 答应动力和信息的输入而且能够经过该模块输入到其他相邻的模块。一起,构成模块化机器 人的模块需具有以下几个功用特性:一是每个模块都应该能够独立完结某一特定的功用,相 互之间彼此独立,这样就能够减小整机体系模块之间的关联性,使机器人的规划和加工愈加 快速有用;二是当模块分为自动模块和被迫模块时,每一个自动模块都应该具有独自的操控

  和驱动体系,而且能够驱动被迫模块完结特定的机械动作;三是各模块之间能够便利地组合 装置,不只需确保机械衔接能够快速有用,,一起还要确保彼此之间能够完结电气、信息、 能量等方面的传输;四是各个模块在动力学、运动学上也应具有独立性,机器人的祸合性非 常强,应尽或许确保模块在运动学和动力学上的独立性。

  模块的区分及创立原理有两种,一种是依据功用剖析的模块创立原理, 一种是依据相 似特征聚类的模块创立原理。依据功用剖析的模块创立原理,首要对产品进行功用分化,建 立功用层次模型,然后在该模型基础上结合模块区分中的功用独立、结构完好等准则进行模 块的区分。

  进行模块化规划时,首要有必要进行模块分化,依照必定的规范将体系分化成若干模块, 然后以模块为根本单元进行构型规划。因而,模块区分的合理性对模块化体系的功用、外观 以及模块的通用化程度和本钱都有很大影响。模块的区分办法有许多,比如按物理功用区分 (例如机械、电气、软件等)、按制作办法区分、按体系的组成结构区分等,不同的区分办法 得到的模块化体系天壤之别.机器人体系作为一个归纳操控、电子、机械、软件等多范畴的 杂乱的机电体系,以机械结构为依据分化体系是一种抱负的模块化办法。一般,模块化产品 的构成形式可用一个简略的公式表达:体系=通用模块(不变部分)专用模块(改动部分)。 要抵达方针并操作以完结使命,机器人体系一般具有移动和作业两个根本的功用。机器移动 是由驱动器带动恰当构型的关节结构完结的,而作业功用一般是由所谓的执行器完结。

  考虑到主机器人结构和功用的特色,结合上面描绘的模块化分化办法,咱们把主机器人 分化成关节模块(即通用模块)和功用模块(即专用模块)。剖析转轴与本身轴线之间的联系, 可知运动构型中包含两种根本的关节:反转关节和摇摆关节。反转关节的转轴与本身的轴线 重合或平行,称之为 I 关节.摇摆关节的转轴与本身轴线笔直,称之为 T 型关节.关节模块就 包含 I 关节模块和 T 关节模块,这两种模块都具有单一自在度。功用模块能够依据实践需求 规划,这儿规划有手柄模块。

  (l)舒适性。(2)独立完好。 (3)质轻紧凑。(4)简易交流。(5)精确性。(6)模块品种 精简.依据以上的准则,本文规划了两种自在度单滚动的关节模块,即 I 模块和 T 模块,作为 根本模块,还有功用模块,即操作手柄(H 模块).使用这两种关节模块能够灵敏地构建多种主 机器人本体,再加上一个或两个手柄模块,能够便利地操控多种从机器人体系。

  在操作进程中,跟着主机器人位姿的改动,各关节所支撑的结构的质心方位跟跟着改动, 由此发生的重力矩的巨细也不断发生改动,会使机器人部分或许全体有向下倾斜的趋势。因 此在规划时要确保主机器人抵达随遇平衡,即当不受外力的效果的时分,能够战胜本身的重 量,在任何方位和姿势都能坚持停止状况。

  为了研发结构简略、操控简略、操作功用好、低本钱且能完结彻底平衡的主机器人,本 课题选用增大关节阻尼的办法,在关节模块内装置缓冲器,缓冲器具有安稳阻尼,且发生的 反力矩约等于主机器人在极限方位时的重力矩,然后完结体系的随遇平衡。

  以常见的 5 自在度的操作臂构型为例,校核缓冲器的扭矩。机器人的构型中,两头别离为 基座和手柄,中心是 3 个滚动轴彼此平行的 T 所示,主机器型关节串接,两头与 T 型关节串 之间别离经过 l 个 I 型关节衔接.其构型如式(2 一 l)所示:

  式中,B 表明基座,H 表明手柄,T 表明 T 型关节模块,I 表明 I 型关节模块,土和日分 别表明相邻的 2 个关节模块转轴之间的笔直和平行联系。图 2-2—a)是主机器人的构型图, 图 2-2—b)是主机器人的实物图。最大负载时的结构是当 Tl 关节转角为 90。,后续关节“一” 摆开时,TI 关节遭到的扭矩最大。

  M=mgL=1 .07N·m。咱们选用扭矩恒为 IN·m 的缓冲器,因为这是机器人的极限方位,根本 上不会抵达这个极限,所以扭矩也是小于该极限值,再加上关节冲突力,能够使机器人坚持随 遇平衡的一起,确保操作的舒适性。选用的缓冲器是 FUJI 公司出产的单向冲突式缓冲器,图 2-3 显现了两种关节模块别离选用的缓冲器,考虑到装置的便利,两种缓冲器的结构有所不 同,I 模块选用的缓冲器的装置办法是经过凸台与模块中的凹槽合作完结的,这样是由 I 模块 的滚动轴与结构轴线重合以及径向尺度有限决议的;而 T 模块选用的缓冲器的装置办法则是 经过单边法兰固定完结的,这是由 T 模块的滚动轴与结构的轴线笔直以及结构轴线上的空间 比滚动轴线上的充裕决议的。缓冲器的详细参数见表 2—1。

  2。3.1 I 模块 I 模块的转轴与本身结构的轴线重合,具有反转的运动功用。I 模块首要包含两个彼此旋

  转的基座、滚动轴、编码器和缓冲器等零件。因为主机器人的运动是由操作者手动驱动的, 所以模块不需求有电机等动力源。

  咱们发现仅经过螺钉只能轴向定位滚动轴,但轴仍是能够切向窜动,这对一个需求精确 滚动的零件来说是不能容忍的,所以咱们添加了切向定位结构,如图 2 一 4 所示,经过添加 凸台,使得两个相对滚动件在切向上有平面触摸。经过这种改善,滚动轴的切向定位效果非 常好,与旋转基座 2 固连成一体。

  T 模块的转轴与本身的轴线笔直,具有摇摆功用.T 模块首要包含两个彼此摇摆的 基座、滚动轴、编码器和缓冲器等零件。T 模块相同不需求动力源。

  T 模块与 I 模块具有相同的零部件,但结构却彻底不同,因为 I 模块完结的是反转 运动,所以滚动相关的零件包含滚动轴、编码器、缓冲器等,均可与模块本身的轴线重 合,可是 T 则有必要是笔直的,不然传动结构将很杂乱。 孔进入到 T 模块的内腔与操控器衔接。

  在 T 模块内相同有个双层圆状的操控器,用于供给编码器的电源、操控关节模块转 角信号的搜集并与 CAN 总线进行通讯。不同类型模块的操控器是彻底相同的,能够相 互替换,这样也完结体系电气上的模块化。操控器经过两个双头螺柱和螺钉与摇摆基座 l 固定衔接。摇摆基座 l 两边也有对称的两个直方孔,作为 USB 外接线与外电源总线和 CAN 总线衔接的通道。

  T 模块两头相同有一致的机械接口,能够经过卡环快捷地与两头的模块串联对接。 模块尺度为中 40X109。8mm,为了减轻分量,主体资料选用铝合金,整个模块质量更轻, 仅有 149。79。T 模块的摇摆规划为士 110。,其全体外形结构如图 2—5 所示.

  咱们研发了一系列主机器人模块,包含 I 模块、T 模块、手柄模块和基座模块等等,这 些模块能够便利地、灵敏地衔接组合成各种能够随遇平衡的主机器人组织。经过模块化规划, 咱们的研发的主机器人体系有如下的长处:一是本钱低:模块大都是规范的、可大规划制作 的,因而在建立主机器人体系时的规划、制作、装置和修理本钱将比用传统办法低许多.二 是具有可重构性、操控直观。经过改动模块之间的衔接或组合来改动体系的结构。这样体系 能够依据从机器人的需求灵敏地调整构型以习气使命要求,主从机器人的构型挨近,则操控 程序简略且操控操作直观。三是具有通用性。只需几种规范的模块,就能够组成多种主机器

  人体系应对多种构型的从机器人。依据使命的要求,能够添加或许削减模块而不影响其他模 块的正常作业。四是改型规划和研发周期低:因为依据使命的改动要求或许只需改善单个模 块,不需悉数从头规划,这样作业量就会减小.别的因为体系功用分割成多个模块,而模块之 间彼此独立,使命被分化能够减小杂乱性而且能独自并行展开,所以当需求对机器人进行修 改时,规划和研发周期将大大缩短。五是结构简略、装置便利:咱们选用缓冲器完结体系随 遇平衡,而且使滚动部件的滚动轴与模块的轴线重合等办法,大大简化了机械结构,而且考 虑到结构的对称性和可替换性,使体系装置衔接简略、安全可靠。六是操作舒适:主机器人 体系能够依据操作者的需求,调整自己的构型,使得整个进程中的姿势、方位更便利操作.

  操控器担任搜集关节模块的角位移和手柄的开关信号,并把这些信号传送到 CAN 总线 上,一起从总线上接纳发给该模块的操控信号。整个操控电路包含主控芯片的最小体系模块、 信号搜集模块(鉴相计数模块)、电源模块、通讯模块、编程下载与仿真接口模块等,整个电 路硬件框图如图 3 一 1 所示。该电路完结了传感器与按钮信号的搜集、与总线通讯、以及传 感器的电源供给等三大功用,是主机器人精确操控从机器人不行短少的部分.本节将详细介绍 该操控器电路的作业原理。

  本通讯节点电路选用美国 cygnal 公司出产、彻底集成的体系型芯片 c805lF043 微操控器。 尺度小,在同系列的芯片中,它是封装尺度最小的单片机,这是咱们狭小的模块空间所需求 的;集成了彻底支撑 CAN2.OA 和 CAN2.OB 的 CAN 操控器,契合咱们想使用单片机加 CAN 接 收器完结 CAN 通讯的要求;它内部还带有 JTAG 接口,答应在 MCU 上进行非侵入式(不占用 片内资源)调试,使调试变得十分便利;选用流水线处理结构,均匀指令速率达 25MIPS,满意 咱们实时性的要求。综上这些功用,阐明该主控芯片十分适宜该电路的规划要求。因为单片 机的内部晶振器频率跨度很大,从 24MHz 到 25MHz,不契合需求精确操控的主机器人的要求, 所以为了进步体系的安稳性,体系在安稳作业后选用外部振动器,出于空间考虑,选用晶体四 脚无源贴片晶振 XS 一 3225 作为振动器。外部晶体装备电路中两个 30PF 电容供给晶体正确 振动所需求的负载。晶体振动器电路对 PcB 布局十分灵敏,所以将晶体接近微操控器的 XTAL 引脚,与两个 XLAL 引脚的连线尽或许地短而且尽量平行,以避免剩余的连线引进的噪声或 搅扰。

  规划中,C805lF043 的 CAN 操控器的串行数据输出线 CANTx 和串行数据输入线 CANRX 别离衔接到收发器 PCA82C25O 的承受引脚 TXD 和发送脚 RXD。PCA82C25O 收发器经过两个 总线终端 CANH 和 CANL 与总线衔接,这两个输出引脚具有差动发送和接纳功用.引脚 RS 作为 斜率操控电阻输入端与地之间的电阻为斜率电阻,该电阻具有分流效果.在波特率较低的情 况下,一般选用斜率操控办法,电阻选择在 16 一 140KQ 之间,这儿选用为 47KQ。参阅电压 引脚 Vcc,电源电压选用 SV 电压。Vref 作为基准电压输出端,这儿选用悬空处理。而 CANH, CANL 脚是信号的输入输出,完结对电平信号的传送,完结通讯传输。别离在 CANH、CANL 两 个引脚和 CAN 总线之间串接一个 SQ 的限流电阻,当过流时电阻发热,阻值变大,维护 82C250 免受过流的冲击;在 CANH 和 CANL 与地之间别离反接 l 个维护二极管,可起到必定的过压 维护效果,阻挠发送器输出级的损坏;并联 2 个 30PF 的小电容,能够滤除总线上的高频干 扰和电磁辐射。CANH,CANL 脚之间串连一个 124Ω 的匹配电阻和一个跳线接口,当该通讯节 点用在总线的一端时,就加上跳线帽,使匹配电阻接进电路中,用于消除长距离线反射所引 起的搅扰。CAN 总线两头的两只匹配电阻关于匹配总线阻抗具有恰当重要的效果,确保了通 信的抗搅扰性及可靠性。CAN 通讯模块的电路原理图和 PCB 图见参阅附录。

  为了使每个模块也完结电气上的模块化,操控器有必要是紧凑、尺度小而且具有高的操控 功用与通讯功用的。操控器担任搜集关节的角位移或手柄的开关信号,并把这些信号传送到 总线上,一起从总线上接纳发给该模块的操控信号。选用新华龙公司的 c805lF043 作为主控 芯片,主频为 24MHZ,担任对编码器转角信息和手柄开关量进行搜集,并使用其内部的 CAN 操控器与外部的 CAN 收发器完结与 CAN 总线信号的传输,接纳上位机的操控指令。编码器 信号的鉴相计数电路由 3 个四位可逆计数器 74Lsl93 串联而成,其输出为 12 位的二进制数, 将其初值设为即 2048,逆时针旋转时,丈量规划为 2048 一 1024,顺时针旋转时,丈量规划 为 2048 一 3072,满意编码器的精度搜集要求,计数电路的数据输出 DO 一 Dll 送至主控芯片 处理。

  从机器人是使命的执行者,所以有必要具有运动和作业两种根本的功用。运动是由驱动器 带动恰当构型的关节结构完结的。依据模块化规划的一般准则,咱们相同规划了模块化从机 器人体系.该体系包含两种关节模块(I 模块和 T 模块)和多种功用模块。关节模块都具有单一 滚动自在度,I 模块的滚动轴线与本身轴线笔直,T 模块的滚动轴线与本身轴线重合,经过 了两代的开发和优化剖析规划,关节模块的功用抵达了较好的状况.关节模块有相同的机械 装置接口,能够便利地彼此衔接。使用这两种根本的单自在度的关节,能够组成多种机器人 的主体.功用模块的机械衔接接口与关节模块相同,因而能够便利地把它串联在机器人主体的 一端或两头,不同的功用模块结合机器人主体能够构建多种机器人体系用于完结不同的作业 使命如操作臂作业或许爬杆、爬树等功用,如图 4-1 中所示。

  选用位姿一位姿型操控战略,操控体系如图 4-2 所示.主机器人和从机器人各自有自己 的传感体系。操作主机器人时,主从机器人各自检测自己的位姿,当主从位姿不一起, 必定存在位姿差,依据该位姿差信号驱动从机器人动作,让从机器人一向跟从主机器人的位姿, 直到两者彻底重合停止.

  图 4-2 位姿一位姿型操控体系方框图 同构型的主机器人选用双手柄构型 H1—···-H2,主从机器人的主体构型相同,自在度数 目和运动藕合办法相同。此刻主从机器人的结构上的不同便是结尾执行器,从机器人是两个 结尾执行器(以攀爬机器人为例,则是夹持器),主机器人是两个手柄。关于操控 5 一 DoFs 的攀爬机器人 Climbot 的主从操控体系的构型如 4-3 所示。主从之间对应模块的长度尺度为

  常数,作业空间之比也是该常数。因而,能够用主机器人的各个关节的位移量直接操控从机 器人各个关节的运动。此刻的映射联系为:

  主从机器人之间对应关节逐个映射,包含结尾执行器(H1 对应于 G1,H2 对应于 G2).作者可 以两手各个持握两个手柄,依据希望的从机器人运动轨道操作手柄,经过搜集主机器人各个模 块的位姿信号,别离操控对应的从机器人模块,就能够操控从机器人依据这个轨道运动,操控 形象直观.

  镜像同构的主从机器人中,主机器人选用操作臂构型 B—···—H,只需一端有手柄, 另一端是基座,用于固定整个机器人。关于操控 5 一 DoFS 的攀爬机器人 Climbot 的主从控 制体系的构型如 4-4 所示。也是选用选用位姿一位姿型操控战略。因为主从机器人的主体构 型相同,所以仍是选用对应关节逐个映射的操控办法.可是与同构型由有所不同,因为它需 要经过操作主机器人的一个手柄来操控从机器人的两个结尾执行器。

  即主机器人的基座 B 对应于从机器人的结尾执行器 Gl,手柄 H 对应于 G:,以此类推,相应 关节彼此对应。镜像同构操控进程详细细分为两个进程:

  进程一:当从机器人的结尾夹持器 Gl 夹紧时,要移动 G:抵达方针夹持点,因为主从机器 人相应模块的滚动规划相同,长度份额安稳,能够经过主机器人的各个关节的位移量直接操控 从机器人各个关节的运动,不需做任何的改换。

  进程二:当从机器人的 G2 夹紧,换成要移动 Gl 抵达方针夹持点时,因为各个模块串联成 一个全体,Gl 和 G2 之间的运动是相对的,主机器人的两个结尾基座 B 和手柄 H 的运动也是相 对的,H 的运动恰当于固定 H 后,B 沿反方向运动。这样,操作者在操控的进程中,只需假如 想让从机器人的结尾执行器 Gl 向左移动,则需操控手柄向右移动,假如想操控 Gl 向上移动, 则是操控手柄向下移动。可是各个时间主从机器人的位姿仍是坚持一致的.操控进程中仍是 用主机器人的各个关节的位移量直接操控从机器人各个关节的运动,不需任何的改换。仅仅 此刻主机器人的运动端是 B,但从机器人的运动端却是 Gl。

  由此重复,操作者只需操控主机器人手柄,就能够操控从机器人的两个夹持器交推动作, 进行攀爬作业。Gl 和 G2 之间的交流经过按钮 3 操控,当按钮 3 断开时为 Gl 工子形式,连通 为 G2 作业形式。

  这便是镜像同构的概念,进程一中,主从机器人彻底同构,从机器人的运动进程中的位 姿改动与主机器人彻底相同,但在进程二主从运动位姿改动则是镜像对称的。但整个进程的 各个时间,主从机器人的位姿都是坚持一致的。这种操控办法相关于异构型的操控办法,不 仅操控简略直观,而且差错小。因为它是经过关节一关节逐个映射办法操控的,不是经过运 动学正逆解和作业空间的份额映射来操控,所以单关节的差错不会累积扩大,差错小。

  图 5-1 5 一 DoFS 操作臂 咱们要求解从基座坐标系到结尾执行器坐标系的坐标改换矩阵 T60,这个矩阵表明机 器人结尾执行器在基系中表现出的方位和姿势矩阵.Climbot 的 D 一 H 参数表如表 5-1 所

  给定各关节的滚动规划和各杆件的长度(如表 5 一 2)所示,可得该构型的主机器人的 作业空间,如图 5 一 2 所示。其作业空间是由两个曲面包络的区域。外曲面是一个桃形曲面, 其上面部分是半径为 424.7mm 的球面的一部分;内曲面是一个半径为 53.9mm 的球面。同 样的办法能够求得其他构型的作业空间。

  针对现存主机器人结构杂乱、随遇平衡不抱负、通用性不强、操控杂乱不直观等缺乏, 本文用模块化办法研发的主机器人.本文完好建立了模块化主机器人体系,包含机械结构的 研发、操控器硬件的开发和操控程序的规划。该主机器人体系仅包含组织简略的两种单自在 度关节模块和手柄模块。灵敏组合衔接这些模块能够构建多种构型的主机器人,用以操控不 同的从机器人体系;别的依据从机器人面临的不同环境和作业使命,能够经过改动模块之间的 摆放次序和衔接办法,乃至是添加模块,使主机器人愈加简洁、敏捷地操控从机器人作业。

  模块化的办法战胜了主机器人通用性不强、操控杂乱和操作不直观的缺陷。比较各种完结随 遇平衡的办法后,咱们选择经过在关节处装置恒扭矩阻尼器的办法完结主机器人的彻底随遇 平衡,该办法结构简略,操控便利,且适宜模块化的结构要求.操控体系选用依据 CAN 总线的分 布式操控办法,充分发挥了模块化的优势。并经过攀爬主从式操控比如阐明晰模块化主机器 人体系的优越性,依据操作的需求能够经过改动构型能够使主从同构或异构,操控直观、简 单。使用主机器人体系,针对某一固定的从机器人体系,能够构建多种主机器人构型与之对 应,因而操作者有更大的选择空间去选择适宜自己操作习气又能优化操控体系功用的构型。

  可是因为机械结构和操控体系等方面的缺乏,该主机器人体系仍还有很大的改善空间。 首要是是精度和拖延问题,本文剖析了差错的来历和拖延的成因,后续改善作业将从这些首要 原因下手。其次是上位机辅佐操控体系还不行完善,包含图画反应和虚拟仿真环境等。还有 便是微操作有点难度,操作者需求重复操练才干精确操作和操控,这点需求从结构操作功用 的优化和操控体系对动作的判别与处理才干的完善两方面进行改善.别的,后来的作业重点之 一将是针对不同的从机器人、不同的作业目标规划适宜的构型而且实践操控操作,使该渠道 广泛地服务于人类日子和研讨。

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