工業(yè)檢測機器人的運動控制與數(shù)據(jù)傳輸研究-重點實驗室項目申報書-全文預(yù)覽
【正文】 實驗室主任： （簽字） 年 月 日 20。 現(xiàn)有研究條件，尚缺少的實驗條件和解決途徑本人所在科研團隊為本校數(shù)字化設(shè)計與先進制造，該科研團隊與自貢市摯誠科技有限公司在工業(yè)檢測機器人領(lǐng)域長期合作，該校級科研團隊現(xiàn)有一些行走機器人、相關(guān)的檢測儀器和電路制作設(shè)備，并且具有一定的機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造、電路研發(fā)和數(shù)據(jù)處理能力。項目最終成果可以很好的運用在自動化生產(chǎn)裝備中，并且其先進性，可靠性，易用性，將會使得項目最終產(chǎn)品很快的得到推廣，并且產(chǎn)生經(jīng)濟效用。我國機器人自動化生產(chǎn)裝備的市場剛剛起步，而國內(nèi)裝備制造業(yè)正處于由傳統(tǒng)裝備向先進制造裝備轉(zhuǎn)型的時期，這就給機器人自動化生產(chǎn)技術(shù)研究開發(fā)者帶來巨大商機。本項目包含了無線遠程控制技術(shù)，機器視覺，現(xiàn)代人工智能控制技術(shù)等創(chuàng)新與特色之處，填補了國內(nèi)工業(yè)檢測機器人技術(shù)的空白，能夠使得自主檢測機器人技術(shù)能夠運用到我國工業(yè)生產(chǎn)缺陷檢測中來。2015年6月至2015年10月，結(jié)題準備，申請鑒定。二、本課題實驗主要測試以下內(nèi)容：分別測試控制系統(tǒng)的硬件及軟件工作情況；測試檢測機器人控制系統(tǒng)能否滿足檢測要求。本系統(tǒng)將采用專用采集模塊對多路信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將所采集數(shù)據(jù)進行一些必要的濾波降噪后，送給數(shù)據(jù)處理單元進行數(shù)據(jù)處理；其該原理框圖如下：傳感器信號采集信號預(yù)處理信息提取將模糊控制技術(shù)、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID等控制技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)檢測機器人的軌跡跟蹤中，并對其控制性能進行研究與比較；本課題將采用嵌入式控制系統(tǒng)對各種數(shù)據(jù)進行采集與處理，并用其控制器工業(yè)檢測機器人的運動軌跡。行選通邏輯單元根據(jù)需要，選通相應(yīng)的行像素單元。定時和控制電路限制信號讀出模式、設(shè)定積分時間、控制數(shù)據(jù)輸出率等。近幾年來，隨著集成電路設(shè)計技術(shù)和工藝水平的長足進步，CMOS 圖像傳感器的一些性能指標已接近甚至超過CCD 圖像傳感器。當接近目標時，利用超聲波和圖像傳感器對機器人進行精確定位控制，利用理論與實驗并重的雙重研究方法，在可靠性理論及完整性實驗的基礎(chǔ)上為工業(yè)檢測導(dǎo)航定位提供可靠性很高的參考價值。將載體系記作，可以簡稱為 系。將地球系記作，也簡稱作 e 系；（3）、地理坐標系地理坐標系是根據(jù)載體導(dǎo)航的需要建立在載體上的坐標系，其原點O與載體中心重合，通常簡稱為東、北、天坐標系，其中指向東，即 E 向；則指向北，即 N 向；沿垂線方向指向天。在捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，較為常用的參考坐標系通常為以下幾種：（1）、地心慣性坐標系以地球的中心作為坐標系原點構(gòu)成右手直角坐標系, 軸的選取為地心指向北極的方向，軸、在地球赤道平面內(nèi)且兩個軸分別指向兩顆恒星與地軸相垂直并符合右手定律。由運動學(xué)理論可知，要完整的描述一個物體在空間的運動情況，需要至少 6 個獨立的參數(shù)信息，其中有三個參量用于表示物體質(zhì)心處的平動信息，另外三個用以表示物體繞質(zhì)心處的轉(zhuǎn)動情況，在捷聯(lián)導(dǎo)航系統(tǒng)中，通常由三個加速度計測量載體的平動信息，載體繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動則由三個陀螺儀來量測。本項目主要研究工業(yè)檢測機器人的控制與相關(guān)檢測部分，并且通過實驗平臺，對控制系統(tǒng)的硬件及軟件測試，檢測其是否滿足檢測機器人的工作要求。 為能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)檢測機器人的結(jié)構(gòu)靈巧，應(yīng)使整體工業(yè)檢測機器人控制系統(tǒng)小型化，并提高其抗干擾能力；機器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機器人半自主和自動巡航技術(shù)，機器人和多操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機器人遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下，建立預(yù)先顯示進行遙控等；由于機器人的工作環(huán)境復(fù)雜，一般的定位設(shè)備無法精確跟蹤，設(shè)備是上安裝的里程輪等存在誤差較大，有時還存在打滑現(xiàn)象，這將為數(shù)據(jù)分析帶來較大誤差。 編程技術(shù)除進一步提高在線編程的可操作性之外， 離線編程的實用化也將成為研究重點。工業(yè)檢測機器人的智能指標為自主性、適應(yīng)性和交互性。在國內(nèi),檢測機器人的研究還處于起步階段, 雖然有一些成果, 但還有許多問題沒有解決, 離工程應(yīng)用還有不小的距離。同時在通信上，ZigBee無線傳輸技術(shù)采用的是免沖突多載波信道接入方式，有效避免了無線電載波之間的沖突，從而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃??；赯igBee無線傳輸技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)可采用星型、樹型等網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。3）速率低。Zigbee無線傳輸?shù)奶攸c1）成本低。多約束: 機器人的形狀、速度和加速度等對機器人的運動存在約束。前者是指作業(yè)環(huán)境的全部信息已知, 主要包括構(gòu)型空間法、拓撲法、柵格解耦法、自由空間法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等?；谛袨榈姆椒ㄊ且环N自底向上的構(gòu)建系統(tǒng)方法, 并在與環(huán)境交互作用中最終達到目標。單傳感器難以保證輸入信息準確與可靠。（2）多智能機器人系統(tǒng)的路徑規(guī)劃。隨著計算機、傳感器及控制技術(shù)的發(fā)展, 特別是各種新算法不斷涌現(xiàn), 智能機器人路徑規(guī)劃技術(shù)已經(jīng)取得了豐碩研究成果。機器人的發(fā)展經(jīng)歷了一個從低級到高級的發(fā)展過程。其中，khatib 提出的人工勢場法，結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，得到了廣泛應(yīng)用。隨著移動機器人的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，人們希望機器人能夠在未知環(huán)境中自動實現(xiàn)路徑規(guī)劃,并且能夠通過無線傳輸將數(shù)
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