【正文】 尚缺少的試驗(yàn)條件及解決途徑： 1）、相關(guān)電路的制作設(shè)備：自行設(shè)計(jì)，在外加工； 2）、試驗(yàn)所需材料：外購(gòu)； 3）、中高頻信號(hào)測(cè)試儀、相關(guān)電路測(cè)試設(shè)備：外購(gòu)。五、現(xiàn)有工作基礎(chǔ)和條件 與項(xiàng)目有關(guān)的前期研究狀況 1）主持人任副教授以來(lái)，一直從事于管道工業(yè)各種現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的檢測(cè)工作，并進(jìn)行了有較深入的研究，為研究本項(xiàng)目奠定了較扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的科研能力。據(jù)預(yù)測(cè)，目前我國(guó)僅汽車行業(yè)、電子和家電行業(yè)、煙草行業(yè)、新能源電池行業(yè)等，年需求此類自動(dòng)化線就達(dá)600多條，產(chǎn)值約為120多億元人民幣。三、最終成果形式及成果預(yù)期水平最終成果形式：（1） 、公開的中文核心期刊上發(fā)表23篇學(xué)術(shù)論文；（2） 、指導(dǎo)碩士研究生2名，本科畢業(yè)生6名；（3） 、提供具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平檢測(cè)機(jī)器人原理樣機(jī)系統(tǒng)一套，可滿足試驗(yàn)研究要求；（4） 、確定適宜的設(shè)計(jì)資料及實(shí)物；（5） 、在條件成熟時(shí)，申報(bào)國(guó)家級(jí)專利；（6）、成果預(yù)期水平：達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)。預(yù)期目標(biāo)：使得研發(fā)出的工業(yè)檢測(cè)機(jī)器人技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，并且有良好的可操作性、穩(wěn)定性、和易用性、并且爭(zhēng)取到達(dá)抗擊各種工業(yè)干擾的水平。在實(shí)際運(yùn)用中可將下位機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，通過(guò)VC和matlab混合編程的程序來(lái)完成上位機(jī)的數(shù)據(jù)處理，以便減輕下位機(jī)的運(yùn)算量。圖3中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)性能的各種參數(shù)，性能評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)根據(jù)系統(tǒng)提供的信息對(duì)控制效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，其結(jié)果送入帶有自調(diào)整因子的模糊控制器和參數(shù)修正環(huán)節(jié)，分別作為修正控制規(guī)則和校正參數(shù)的依據(jù)。結(jié)合工業(yè)機(jī)器人工作過(guò)程中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的相關(guān)參數(shù)動(dòng)態(tài)變化、參數(shù)不確定、建模誤差、未知干擾擾動(dòng)影響、控制器的脆弱性和輸入時(shí)滯問(wèn)題等實(shí)際情況，通過(guò)理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合，得出可以解決這些問(wèn)題的參數(shù)辨識(shí)和控制方法，為工業(yè)機(jī)器人的辨識(shí)和控制提供了可供借鑒的結(jié)論和結(jié)果，本課題的主要研究控制工作如下：1）、對(duì)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜、非線性、并且對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高的控制系統(tǒng)，因?yàn)槟：刂朴袑?duì)控制過(guò)程不要求有精確的數(shù)學(xué)模型、強(qiáng)魯棒性等特點(diǎn)，常被用于機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制，本課題采用自校正模糊控制的方法來(lái)提高模糊控制器性能。針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的技術(shù)要求與視覺導(dǎo)航的特點(diǎn)，圖像處理主要包括圖像預(yù)處理、圖像分割與特征提取等，如圖5所示。圖像圖像采集系統(tǒng)圖像處理系統(tǒng)圖像信號(hào)輸出系統(tǒng)圖4如圖4所示，計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)組成。當(dāng)前對(duì)攝像頭標(biāo)定技術(shù)的研究集中在如何有效合理地確定非線性畸變校正模型的參數(shù)。它不考慮各種鏡頭的畸變，然而它卻能給實(shí)際攝像機(jī)一個(gè)很好的近似，是其它模型和標(biāo)定方法的基礎(chǔ)。因此，空間中某一點(diǎn)在世界坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系下的齊次坐標(biāo)為:其中(x，y，z)為在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，(x,y，z)為在世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。世界坐標(biāo)系(X， y，z)是在環(huán)境中選取的一個(gè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系，用來(lái)描述攝像機(jī)的位置，可以根據(jù)描述和計(jì)算的方便等原則來(lái)自由選取，有時(shí)選取適當(dāng)?shù)氖澜缱鴺?biāo)系可以大大地簡(jiǎn)化模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式。該坐標(biāo)系以圖像內(nèi)某一點(diǎn)O，為原點(diǎn)，X軸與Y軸分別與u、v軸平行，其中(u，v)表示以像素為單位的圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)，(X，Y)表示以毫米為單位的圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)。對(duì)三維場(chǎng)景定性或定量分析都離不開參考坐標(biāo)系。外界光照射像素陣列，發(fā)生光電效應(yīng)，在像素單元內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的電荷。行選通邏輯單元與列選通邏輯單元配合使用可以實(shí)現(xiàn)圖像的窗口提取功能。直到20世紀(jì)90 年代初，隨著大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的提高，CMOS 圖像傳感器才日益受到重視，成為固體圖像傳感器的研發(fā)熱點(diǎn)?；诔暡夹g(shù)的精密檢測(cè)方法，通常需要精確地測(cè)量超聲波在介質(zhì)中的傳輸時(shí)間．目前利用超聲波的傳輸時(shí)間特性已經(jīng)實(shí)現(xiàn)并完成了許多領(lǐng)域測(cè)量方面的任務(wù)，人們利用測(cè)量超聲波的傳輸時(shí)間特性實(shí)現(xiàn)了流量、溫度等方面的研究．20世紀(jì)70年代超聲波進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域，90年代中期計(jì)算機(jī)軟硬件和高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展，使得利用超聲波傳輸時(shí)間對(duì)流量、溫度、液位和距離等參數(shù)進(jìn)行精密測(cè)量得以迅速推廣和應(yīng)用．對(duì)超聲波傳輸時(shí)間的測(cè)量方法中最常見的測(cè)時(shí)方法是脈沖計(jì)數(shù)法，測(cè)時(shí)的分辨率決定了此方法的測(cè)量精度．通常情況下，為了提高測(cè)時(shí)分辨率，只能不斷提高計(jì)時(shí)脈沖的頻率．如果要求測(cè)時(shí)精度達(dá)到ns級(jí)，則相應(yīng)的計(jì)時(shí)脈沖頻率必須達(dá)到GHz量級(jí)以上．提高計(jì)時(shí)脈沖的頻率就等于增加計(jì)數(shù)器的位數(shù)，從而加大硬件成本的開銷超聲波在介質(zhì)中傳輸時(shí)就載上了傳輸介質(zhì)的信息，因此通過(guò)檢測(cè)接收到的超聲波回波信號(hào)就可以間接測(cè)量所需介質(zhì)的信息．例如，時(shí)差法超聲波流量計(jì)中利用超聲波傳輸時(shí)間來(lái)測(cè)量介質(zhì)流速、流速、流量等信息．超聲波在潔凈水中的傳輸速度約為1450m/s，即380ns。但是通過(guò)研究可以得出，如果當(dāng)載體相對(duì)某一參考坐標(biāo)系的牽連運(yùn)動(dòng)形式是轉(zhuǎn)動(dòng)的情況時(shí)，那么在載體非質(zhì)心處的加速度信息中將涵蓋著相關(guān)的角速度信息。選用更適用于工業(yè)檢測(cè)環(huán)境檢測(cè)定位的慣性導(dǎo)航定位方法，它的特性是自主性、獨(dú)立性完成導(dǎo)航定位。該控制單元由以下模塊組成:云臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制板:以TI公司的TMS320F2812DSP作為核心處理器，通過(guò)CAN總線接收來(lái)自ARM主控單元的云臺(tái)俯仰和方位電機(jī)的速度指令，并利用來(lái)自俯仰和方位電機(jī)的傳感器信號(hào)，得到控制變量，通過(guò)CAN通信接口分別輸出給俯仰和方位電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，由俯仰、方位電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，并接收來(lái)自方位位置傳感器和俯仰位置傳感器的信號(hào)，通過(guò)CAN通信接口將其發(fā)送給ARM主控單元。該控制單元由以下模塊組成:車體運(yùn)動(dòng)控制板:以TI公司的TMs320F2812DSP作為核心處理器，通過(guò)CAN總線接收來(lái)自ARM主控單元的左右電機(jī)的速度和換檔指令，并利用來(lái)自左、右電機(jī)傳感器信號(hào)，得到控制變量，通過(guò)CAN通信接口分別輸出給左、右電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，由驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，或?qū)ψ兯傧錂n位進(jìn)行控制。其具體的研究方法與技術(shù)路線內(nèi)容如下：一、研究方法與技術(shù)路線選用多種傳感器并將其信息融合到該系統(tǒng)中，利用相關(guān)智能算法與數(shù)據(jù)處理技術(shù)得出需求信息；移動(dòng)機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)車體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)云臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)車體左側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器車體右側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主 控芯 片云臺(tái)俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器云臺(tái)方位電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主 控芯 片機(jī)器人 主控系統(tǒng)車體左側(cè)電機(jī)車體右側(cè)電機(jī)左側(cè)電機(jī)速度傳感器右側(cè)電機(jī)速度傳感器云臺(tái)俯仰電機(jī)云臺(tái)方位電機(jī)俯仰電機(jī)速度傳感器方位電機(jī)速度傳感器CAN HCAN L方位位置傳感器俯仰位置傳感器車體負(fù)載右側(cè)變速箱左側(cè)變速箱減速器減速器云臺(tái)負(fù)載工業(yè)移動(dòng)機(jī)器人以ARM主控單元為核心控制單元，作用是:處理通信數(shù)據(jù)、作出控制決策、發(fā)出控制指令。因此應(yīng)對(duì)機(jī)器人精確定位進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)精確位置控制，控制精度在 3 個(gè)脈沖之內(nèi)；支持位置控制模式和速度控制模式；7. 支持梯形曲線、速度跟蹤、電子齒輪和直接輸出等軌跡控制方式。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器的研究 。工業(yè)檢測(cè)機(jī)器人要想走向?qū)嵱?，必須擁有勝任的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、可靠的導(dǎo)航系統(tǒng)、精確的感知能力和具有即安全友友好地與人一起工作的能力。一般不出售產(chǎn)品和技術(shù), 只提供在線檢測(cè)服務(wù), 收取高昂的服務(wù)費(fèi)用?；赯igBee無(wú)線傳輸技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)采用的是三級(jí)安全模式，三級(jí)安全模式的應(yīng)用大大提高了網(wǎng)絡(luò)通信的安全性。 4）容量高。其發(fā)射功率為0～，一個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)設(shè)備在低耗電待機(jī)模式下，采用兩節(jié)普通5號(hào)的干電池做電源的話可使用半年以上。總之，ZigBee無(wú)線傳輸技術(shù)以其低速率、低功耗、短距離、低時(shí)延以及低成本等優(yōu)點(diǎn)有效克服了無(wú)線通信技術(shù)的各種缺陷，也在很大程度上實(shí)現(xiàn)了由自組織網(wǎng)絡(luò)和傳感器所構(gòu)成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)功能需求。隨機(jī)性: 復(fù)雜環(huán)境的變化往往存在很多隨機(jī)性和不確定因素。根據(jù)機(jī)器人對(duì)環(huán)境信息掌握的程度不同將智能機(jī)器人路徑規(guī)劃分為基于模型的全局路徑規(guī)劃和基于傳感器的局部路徑規(guī)劃?；谀Ｐ妥皂斚蛳碌母兄?建模 規(guī)劃 動(dòng)作是一種典型慎思結(jié)