【正文】 更高的 要求 ,并且匹配時計算量大 ,需要不斷地更新情形庫 ,使系統(tǒng)復雜化。路徑規(guī)劃為在給定起始點和目標點之間尋求滿足一定條件的無碰撞路徑。各種反饋控制方案雖然解決了作為系統(tǒng)工作必要條件的穩(wěn)定性問題 ,但系統(tǒng)要獲取良好的性能 ,還取決于控制律中參數(shù)的確定 ,而所有控制律的參數(shù)均很難確定。 Samson 指出 ,智能移動機器人開環(huán)可控。靜態(tài)定位每次將傳感器得到的環(huán)境信息和環(huán)境的先驗模型相匹配來定位 ,計算量大 ,很難滿足實時性要求。最近 ,鏈式 (Chained form)方程和冪式(Power form)方程用于描述一 類非完整系統(tǒng)。約速條件為不完全可積的微分方程則為非完整系統(tǒng)。目前自主式智能移動機器人普遍使用的傳感器有 :聲納、紅外、激光掃描、攝像機和陀螺等。自主式智能移動機器人的智能體現(xiàn)為具有感知 (Sensing)、決策 (Decisionmaking)和行為 (Acting)等基本功能。正如人類活動范圍和探索的空間是人類進步的標志一樣 ,機器人的智能同樣體現(xiàn)在運動空間的大小上。對智能移動機器人的研究 ,提出了許多新的或挑戰(zhàn)性的理論與工程技術課題 ,引起越來越多的專家學者和工程技術人員的興趣 ,更由于它在軍事偵察、掃雷排險、防核化污染等危險與惡劣環(huán)境以及民用中的物料搬運上具有廣闊的應用前景 ,使得對它的研究在世界各國受到普遍關注。 Geic algorithm 智能移動機器人 智能移動機器人概述 機器人的應用越來越廣泛 ,幾乎滲透到所有領域。提出了一種基于遺傳算法解決移動機器人路徑規(guī)劃問題的方法?；?FPGA的六自由度智能移動機器人設計 摘要 ： 智能移動機器人是指無需人工干預，可以自主完成行駛任務的車輛。通過本文的研究及實驗結果證明，將遺傳算法應用于移動機器人的路徑規(guī)劃問題研究，能夠探索與改進一種新的路徑優(yōu)化方法。智能移動機器人 [1][2]是機器人 學中的一個重要分支。 自 1961年美國 Unimation公司研制出世界上第一臺往復式工業(yè)機器人以來 ,機器 人的發(fā)展經歷了三個階段 :第一代示教 /再現(xiàn) (Teaching/Playback)機器人 ,第二代傳感控制 (Sensorycontrolled)機器人 ,第三代智能 (Inteligent)機器人。為了獲得更 大的獨立性 ,人們也對機器人的靈活性及智能提出更高的要求 ,要求機器人能夠在一定范圍內安全運動 ,完成特定的任務 ,增強機器人對環(huán)境的適應能力。根據(jù)實現(xiàn)這些基本 功能的過程的不同 ,常見的體系結構有三類 :分層遞階結構、行為系統(tǒng)和黑板系統(tǒng)。每種傳感器各有利弊 ,于是人們自然想到了 取長補短 ,也即多傳感器集成和融合 ,其優(yōu)點在于提供了信息冗余、互補和適時(Timeliness),從而提高了信息的可靠性。智能移動機器人是典型的非完整系統(tǒng)。該模型雖然描述的是非線性系統(tǒng) ,但具有良好的線性結構 ,基于此可開環(huán)類解耦控制、閉環(huán)反饋穩(wěn)定控制 ,特別適用于帶有拖車的智能移動機器人。為了克服以上缺點 ,人們采用動態(tài)定位 ,即將外部傳感器獲得的信息與推算航行法的信息進行融合 ,以獲取高精度定位 。但不存在光滑的時不變穩(wěn)定狀態(tài)反饋。利用神經網(wǎng)絡的學習和容錯能力對智能移動機器人控制和基于規(guī)則的模糊控制 ,避免了控制參數(shù)的確定 ,并增強了系統(tǒng)對參數(shù)擾動的魯棒性。路徑規(guī)劃根據(jù)規(guī)劃時所利用的信息不同可分為基于模型 (Modelbased)的規(guī)劃和基于情形 (Casebased)的規(guī)劃?；谀Ｐ偷囊?guī)劃從規(guī)劃所利用地圖知識范圍的角度又有全局規(guī)劃和局部規(guī)劃之分。 Miura 對定位誤差、控制誤差和傳感器誤差建立分布 ,運 用統(tǒng)計決策理論規(guī)劃。它的結構是：機體上安裝一個回轉長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機構，控制系統(tǒng)是示教形的。不少球坐標通用機器手就是在這個基礎上發(fā)展起來的。雖然這兩種機器手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)機器手發(fā)展的基礎。日本是工業(yè)機器手發(fā)展最快、應用最多的國家。機器手是機器人的一個重要分支。前者費時費工，效力低；后者因設計復雜，需要較多繼電器，接線復雜。提高了工作效率。但現(xiàn)在的變化時那些分布在工業(yè)密集的華南，華東沿海地區(qū)也開始對機器手表現(xiàn)出越來越濃厚的興趣，因為他們要面對工人流失率高，以及交帶來的挑戰(zhàn)。除了具備通用微處理器的高速運算和控制功能外 ,針對高速數(shù)據(jù)傳輸、密集數(shù)據(jù)運算、實時數(shù)據(jù)處理等需求 ,在處理器結構、指記系統(tǒng)的指令流程等都有專門的設計 ,為六自由度工業(yè)機器人復雜的運動控制算法捉供了可行的硬件保障。仿照人體神經系統(tǒng)的結構，仿生的機器人感知系統(tǒng)（如圖２４）也采用類似的分層網(wǎng)絡組織結構，最上層是人直接操縱的決荒層．完成類似人體大腦 的決策功能；中間層負責底層節(jié)點信息收集融合與集成、上層決策信息執(zhí)行與下傳、節(jié)點附近信息收集以及本層節(jié)點信息向上層節(jié)點的高速實時傳輸，類似脊柱、器官與傳導神經系統(tǒng)的功能，中間層節(jié)點根據(jù)需要可以是只有單一智能的模塊，也可以是功能強大的模塊；底層節(jié)點相當于周圍神經系統(tǒng)，直接與物理世界接觸，采用嵌入式處理器架構實現(xiàn)對現(xiàn)場模擬信號的采集，類似人體體表皮膚以及其他感覺器官的功能．作為機器人的感官部分。該模型形成了一個優(yōu)秀的軟、硬件整合的設計模型。目前采用的主要是前三種。因為被驅動件的速度快慢取決于油液的容積變化，所以當不考慮油液的溫度變化時，被驅動系統(tǒng)的滯后也幾乎沒有，而且液壓機構的適量輕、慣性小，因此它的速度反應性較好 。 7)液壓系統(tǒng)的泄漏對機構的工作穩(wěn)定性有一定的影響 。 氣壓驅動 氣動驅動的特點有 : 1)通過調節(jié)氣流，就可實現(xiàn)無級變速 。故壓縮空氣可以集中供應，遠距離輸送 。 電機驅動 電機驅動系統(tǒng)按電機的功能可分為直流電機驅動系統(tǒng)、交流異步電機驅動系統(tǒng)、無刷直流電機驅動系統(tǒng)、開關磁阻電機驅動系統(tǒng)和多態(tài)電機驅動系統(tǒng)等。 氣動機械手與其他驅動方式的機械手相比，價格低廉，結構簡單，功率體積比較高，動作速度快，遠距離輸送，適合抓取質量較小的工件而且有抗干擾無污染等優(yōu)點。采集感知信號及控制信號均由智能閥島來處理，氣動伺服定位系統(tǒng)代替了伺服電機步進馬達或液壓伺服系統(tǒng) 。 執(zhí)行系統(tǒng) 機器人主臂機構設計主要包括機械本體、伺服電機、減速器等機構的設計，為了實現(xiàn)機械傳動機構簡單、體積小、結構緊湊 ，減速比大（ 100:1）等要求，整個機器人的結構大致分成腰部關節(jié)、肩部關節(jié)、肘部關節(jié)、大臂與小臂。諧波齒輪傳動（簡稱諧波傳動），它是依靠柔性零件產生彈性機械波來傳遞動力和運動 的一種行星齒輪傳動。 作為減速器使用，通常采用波發(fā)生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式。這是嚙合區(qū)，一般有 30%左右的齒處在嚙合狀態(tài)；橢圓短軸兩端的柔輪齒與剛輪齒處于完全脫開狀態(tài)，簡稱脫開；在波發(fā)生器長軸和短軸之間的柔輪齒，沿柔輪周長的不同區(qū)段內，有的逐漸退出剛輪齒間，處在半脫開狀態(tài)，稱之為嚙出。同樣道理，嚙出變?yōu)槊撻_，嚙合變?yōu)閲С?，這樣柔輪相對剛輪轉動（角位移）了1/4 齒；同理，波發(fā)生器再轉動 1/8 周時，重復上述過 程，這時柔輪位移一個齒距。 通信系統(tǒng) 運動控制器在對工業(yè)機器人進行運動控制時， PC 機、 DSP 以及 FPGA 之間需要交換大量的數(shù)據(jù)，才能使各個關節(jié)協(xié)調運動，保證六自由度工業(yè) 機器人按照指令正常運行。 DSP 與 FPGA 之間的通信 本課題的方案中， FPGA 通過增量式編碼器的反饋可以 得到各個關節(jié)軸相對于初始時刻的位置，將反饋得到的實際位置發(fā)送給 DSP。 (2)DSP計算出各個關節(jié)軸實際位置和理想位置的誤差，并作 PID調節(jié)處理，向 FPGA發(fā)送六組 16為控制命令，該命令也就是接下來 50ms內