戴先中
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实验条件与环境
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戴先中
  实验条件与环境
2014-06-06 21:27
图1 多机器人协作焊接系统试验平台
图2 双机器人协作系统在描字“华恒”
图3 (与昆山华恒合作)自主研发的“昆山1号”6轴工业机器人
图4 美国Energid Technologies的“Bi-handed Cyton II”双臂机器人
图5 以HP20D、VA1400、PA10-6C为对象的三机器人协作三维仿真系统
图6 基于两台KeMotion控制器建立的双机器人协作半物理仿真系统
附图 实用型陪护机器人
图7 Pioneer型移动机器人(4台)
图8 MT-FR野外移动机器人

1、工业机器人

    多机器人协作焊接系统试验平台,包括:Motoman弧焊机器人VA1400、多功能机器人HP20D(负荷20公斤)各1台(图1),MotoCom通讯软件1套;

    双机器人协作控制试验平台(设在昆山华恒),包括两台KUKA KR16-L6机器人,支持KUKA RoboTeam功能(图2);

    日本三菱公司生产的PA10-6C智能机器人系统(控制器全开放)1台;

    (与昆山华恒合作)自主研发的昆山1”6轴工业机器人1台(基于KeMotion控制器设计,图3);

    控制器自主研发的“SIASUN-RH6”6轴工业机器人1台(昆山1前身,PC+PMAC控制器);

    日本安川电机生产的Motoman-UP6工业机器人1台;

    自主研发的JRB-2工业机器人1台;

    美国Energid Technologies生产的“Bi-handed Cyton II”双臂机器人1台(图4)。

 

1:多机器人协作焊接系统试验平台

2. 双机器人协作系统在描字华恒

3.(与昆山华恒合作)自主研发的昆山1”6轴工业机器人

4. 美国Energid Technologies“Bi-handed Cyton II”双臂机器人

除上述实物机器人外,课题组在工业机器人研究方面还设计了基于SolidWorks二次开发的多机器人三维仿真与离线编程系统(图5)和基于KeMotion控制器设计的双机器人协作半物理仿真系统(控制器是物理的、机器人是三维仿真模型,图6)。

 5. HP20DVA1400PA10-6C为对象的三机器人协作三维仿真系统

6. 基于两台KeMotion控制器建立的双机器人协作半物理仿真系统

 

2、实用型陪护机器人

自主研发的实用型陪护机器人突出低成本(其主要技术数据见附表),支持基本定位避障、导航功能,采用轻量化、结构简单、成本低的四自由度单作业手臂实现物品的取放,通过与改造后的家用电器配合,可完成多种服务作业(见附图),在助老/助残机器人目标识别、手眼协调、人机交互、定位和导航、智能控制等关键技术研究方面有所突破,展示了助老/助残机器人在提高老年和残疾人自理、独立能力和生活质量方面的应用前景。


3、移动机器人
    从美国ActivMedia公司引进的四台Pioneer2-DX型智能移动机器人(图7)。该机器人采用客户机/服务器模型,具有基于西门子高性能的20MHz88C166芯片的微控器,带有高精度的车轮马达编码器用作测距、位移和旋转控制。配有16个声纳(88后)、PTZ视觉系统、电子罗盘、撞击传感器等组成的传感系统。底层硬件由单片机中的P2OS软件控制,作为服务器端。运行在车载计算机上的应用程序通过串行口和P2OS交互,作为客户端。Saphira是移动机器人的客户端应用程序和开发环境。车载计算机的系统平台采用代表当前最新发展方向的Linux操作系统。集成的无线通信设备使开发者可以通过局域网甚至因特网来监视或控制机器人。Pioneer 2-DX型智能移动机器人具有很强的扩充功能,包括可寻址I/O总线(最多可用来插16个设备)、4RS-232串行口、8个数字I/O端口、5A/D口和PSU控制器等,可构成功能强大的智能研究平台。

7. Pioneer型移动机器人(4台)

 

4、野外机器人
    MT-FR履带式野外移动机器人(图8)是一款广泛地应用于高校学术与技术研究、课程教学、课程设计以及毕业设计的自主型机器人。以履带、翻转臂为驱动形式,使得本平台具备更强的越障、爬坡能力,作为技术和学术研究的平台,提供更为开放的系统、模块化的系统、稳定的系统。以此为主要平台,结合其丰富的配置系统,可以就机器人运动学、动力学、控制技术、人工智能、电机学、网络、传感器、数据融合等相关的学科进行综合的课题研究。

8. MT-FR野外移动机器人

 

5、多电机同步控制系统
    自行设计可完成各种试验的多电机同步控制实验装置。实验系统由四套轧辊(驱动辊直径为100mm、负载辊直径为150mm)、三套1.1kw交流异步机驱动及机械减速装置(减速比为115)、三套带张力和位移检测的浮辊、聚酯织物皮带(长度为8.7m、宽度为250mm)和两套传动辊(直径为180mm)等组成。轧辊上下可调(范围为100mm),配有压力传感器加载(50kg)。每台电机配有磁粉制动器实现自由加载(0-2.5kg),整个系统也可以实现自由加载(0-5kg)。皮带张力可以灵活调整(50kg)。
   
由工业控制计算机、DSP和各种板卡通过I/O接口对逆变器电机系统实现各种控制(如:矢量控制、磁场定向控制、直接力矩控制、线性化解耦控制和神经网络逆系统控制等),还可以通过具有USS协议的485接口(或Profibus总线)对变频器电机系统实现远程控制。系统还对速度、张力、位移、电流和电压等进行检测和控制。 
 可进行的运动控制实验有:

单台电机的运动控制实验

单台电机的高性能的速度控制

单台电机的高性能的伺服控制

两台电机的运动控制实验

两台电机速度和张力的解耦控制。

两台电机的同步控制。

三台电机的运动控制实验

三台电机速度和张力的解耦控制。

三台电机的同步控制。

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