【正文】 方差估計和基于模糊邏輯進行模糊推理。 Samson 指出 ,智能移動機器人開環(huán)可控。由于開環(huán)控制容易受不確定因素的影響 ,為了獲得較強的魯棒性和對規(guī)劃出的路徑具有良好的跟蹤性能 ,反饋控制方案才是研究者所尋求的。各種反饋控制方案雖然解決了作為系統工作必要條件的穩(wěn)定性問題 ,但系統要獲取良好的性能 ,還取決于控制律中參數的確定 ,而所有控制律的參數均很難確定。 它 能夠按照預先給定的任務指令 ,根據已知的地圖信息作出全局的路徑規(guī)劃 ,并在行進過程中不斷感知周圍的局部環(huán)境信息 ,自主地作出各種決策 ,引導自身安全行駛 ,并執(zhí)行要求的動作和操作。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。前者根據已知的環(huán)境模型或感知的地圖知識作出規(guī)劃 ,是目前普遍使用的規(guī)劃方法 ?；谇樾蔚囊?guī)劃適用于較為復雜但相對固定的環(huán)境 ,因為 ,情形的增加對存儲容量提出了更高的 要求 ,并且匹配時計算量大 ,需要不斷地更新情形庫 ,使系統復雜化。全局規(guī)劃需要完整的環(huán)境模型 ,而局部規(guī)劃只需要機器人周圍的局部信息 ,主要完成避障任務。上述的規(guī)劃方法大多認為機器人具有完備的環(huán)境知識 ,并且假設能對機器人進行精確控制 ,但實際上這些條件是不能夠滿足的 ,因此有必要在規(guī)劃中考慮不確定因素的影響。 SUF 通過規(guī)劃路徑減小環(huán)境、傳感器對定位的影響。 1958 年美國聯合控制公司研制出第一臺機器。 1962 年，美國聯合控制公司在上述方案的基礎上又試制成一臺數控示教再現型機器手。運動系統仿照坦克炮塔，臂可以回轉、俯仰、伸縮、用液壓驅動；控制系統用磁鼓作為存儲裝置。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司 ,專門生產工業(yè)機器手。該機器手的中央立柱可以回轉、升降采用液壓驅動控制系統也是示教再現型。 1978 年美國Unimate 公司和斯坦福大學，麻省理工學院聯合研制一種 UnimateVicarm 型工業(yè)機器手，裝有小型電子計算機進行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差小于177。聯邦德國機械制造業(yè)是從 1970 年開始應用機器手，主要用于起重運輸、焊接和設備的上下料等作業(yè)。自1969 年從美國引進兩種機器手后 大力從事機器手的研究。機器手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化的生產設備。它的特點是可通過編程來完成各種預期的作業(yè)任務，在構造和性能上兼有人和機器的優(yōu)點。機器手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在全國經濟各領域有著廣闊的發(fā)展前景，隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，出現了數控加工中心，它在減輕工人的勞動強度的同時，大大提高了勞動生產率，但是數控加工中心加工中常見的上下料工序，通常乃采用人工操作或傳統繼電器控制的半自動化裝置。容易車體震動干擾，而存在可靠性差，故障多，維修困難等問題。保證了系統運行的可靠性，降低了維修率。機器手技術涉及到力學，單片機，自動控制技術，傳感器技術計算機技術等科學領域，是一門跨學科綜合技術。在工資水平較低的中國，分揀行業(yè)盡管仍屬于勞動密集型，機器手的使用已經越來越普及，那些電子和汽車業(yè)的奧美跨國公司很早就在它們設在中國的工廠中引進了自動化生產。隨我國工業(yè)生產的飛躍發(fā)展，自動化程度的迅速提高，實現工件的裝卸，轉向，輸送或分揀流程越來越節(jié)約勞動力，可見機器手的大力發(fā)展有著很重要的意義。 DSP 是一種獨特的可編程處理器、 ,可是實時、快速地實現各種復雜的數自信號處理。本課題所使用的 DSP 芯片是 IT 公司的 TMS320F2812 芯片 ,這款芯片一直是運動控制的首選芯片 ,既具備數字信號處理器強大的數據處理能力 ,又像單片機一樣帶有豐富的外設資源和擴展接 口 ,其外部擴展接口 XINTF可以與 FPGA很好地是實現并行通信。物理層也叫做傳感器層，負責原始信號的采集，獲取物理世界的信息：應用服務層把采集到的信息進行局部功能的封裝，成為具有特定服務功能的模塊，為更高層的開發(fā)提供服務：應用開發(fā)層借助第三方開發(fā)工具、算法等對下層的功能模塊進一步集成；應用層面向最終的用戶，針對具體應用定制自己的系統。中間層節(jié)點之間與底層節(jié)點之間是樹型合作，同層次節(jié)點之間水平型合作。這兩個規(guī)范為機器人感知系統層次間的合作提供了便利。 圖 2 機器人感知系統的框架結構 圖 3 機器人感知系統模型 驅動系統 目前機械手常用的驅動方式有液壓驅動、氣壓驅動、電機驅動等多種方式，各種驅動方式有其自身的特點，在工業(yè)機器人中液壓和氣壓驅動應用很廣泛，有些機器人則同時采用多種驅動方式，這都視不同機器人的特點和要求所定。 機械手的傳動系統，根據動力源的不同，分為液壓、氣壓、電器、機械氣液聯合和電液聯合等方式。據資料統計，液壓占 55%，氣壓占 40%，電器占 1%。 2)速度反應性較好。 3)調速范圍較大，而且可以無級調速，易于適應不同的工作要求 : 4)傳動平穩(wěn)，能吸收沖擊力，可以實現較頻繁而平穩(wěn)的換向 。 6)定位精度比氣動高，但比電機低 。 8)油液中如果混入氣體，將降低傳動機構的剛性，影響定位精度 (產生爬行 )。液壓驅動機械手多用于要求臂力較大而運動速 度較低的工作場合。 2)由于壓縮空氣粘性小，流速大，因此氣壓驅動的機械手動作速度快 。 4)由于壓縮空氣粘度小，因此在管路中的壓力損失也很小，一般其阻力損失不到油液在油路中損失的千分之一 。 5)壓縮空氣的壓縮性較大，因此使機械手的運動平穩(wěn)性較差，定位精度較低，而且壓縮空氣排到大氣中時噪聲較大，另外還須考慮潤滑和防銹等 。因此，氣壓驅 動的機械手，常用于臂力小于 30 公斤、運動速度較快以及高溫、低溫、高粉塵等工作條件較惡劣的場合。各種電機系統的工作原理有很大的區(qū)別，性能上也存在著較大的差異。另外，電動機根據運行距離及電機的脈沖當量 算出脈沖數，將數據輸入計算機，可達到非常高的位姿準確度，這些都是電機驅動的優(yōu)點。綜上，本設計選取氣壓驅動系統。 表 1 各種驅動方式的比較 現代氣動機械手的基本結構由感知部分、控制部分、主機部分和執(zhí)行部分四個部分組成。氣缸、擺動馬達完成原來由液壓缸或機械所作的執(zhí)行動作 。代表氣動技術今后的發(fā)展方向，也將始終貫穿著氣動機械手的發(fā)展與實用性。各關節(jié)之間均采用轉動關節(jié)，采用伺服電機驅動，以實現精密控制。 查找fanuc robot M6iB 機器人相關資料，獲得以下設計資料和參數： 圖 4 工業(yè)機器人結構圖 諧波減速器簡介 諧波齒輪減速器是利用行星齒輪傳動原理發(fā)展起來的一種新型減速器。主要包括剛輪、柔輪、和波發(fā)生器組成。 圖 5 諧波減速器實體圖 諧波減速器基本結構 諧波減速器主要由三個基本構件組成： （ 1）帶有內齒圈的剛性齒輪（剛輪），帶有齒輪的剛性齒環(huán)，通常與柔輪相差 2 齒，它相當于行星系中的中心輪； （ 2）帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪），他是一個孔徑略小于波發(fā)生器長軸的薄壁柔性齒輪，在波發(fā)生器的作用下，可以產生彈性變形，它相當于行星齒輪； （ 3）波發(fā)生器 H，具有長短軸通常它的轉動迫使柔輪按一定的變形規(guī)律產生彈性變形，它相當于行星架。 諧波減速器內部結構示意圖見圖 6. 圖 6 諧波減速器內部結構圖 諧波減速器工作原理 當波發(fā)生器為主動時，凸輪在柔輪內轉動，就使柔輪及薄壁軸承發(fā)生變形（可控的彈性變形），這時柔輪的齒就在變形的 過程中進入（嚙合）或退出（嚙離）剛輪的齒間，在波發(fā)生器的長軸處處于完全嚙合，而短軸方向的齒就處在完全的脫開。此時柔輪由原來的圓形而變成橢圓形，橢圓長軸兩端的柔輪與之配合的剛輪齒則處于完全嚙合狀態(tài)，即柔輪的外齒與剛輪的內齒沿齒高嚙合。