机器人控制理论与技术9.ppt

* 下面我们看一段机器人利用该视觉传感器对人脸目标的跟踪演示，从视频中我们可以看到，随着人的不断移动，机器人可以利用该视觉传感器获取人的图像信息，并从中分别出人脸的位置，然后通过头部的转动使得人脸始终位于图像的中心位置。 * 立体听觉传感器，这款传感器和大多数地面移动机器人不一样的地方在于：在该机器人身上带有两个听觉传感器，从而构成立体听觉系统，利用该传感器，机器人可以分辨出声音的方向。根据声音到达两个声音传感器的时间不同，机器人可以判断声音来源和机器人前方的夹角sita，根据两个声音传感器接收到声音信息的时间差，可以计算出声源和两个声音传感器的距离差m。然后利用此距离差将其除以两个声音传感器的距离d。然后就可以得到声源和机器人前向夹角sita。 * 下面我们通过一个视频来看一下立体听觉传感器是如何分辨声源方向的。通过该视频我们可以看到机器人利用视觉传感器可以切换机器人跟踪的目标。 * 人类大约有350种气味感应体，而气味的味源物质约有1万种以上，这些分子与嗅觉细胞中的感应体结合，就可检测出气味。通常，1种气味的味源物质要与多个感应体结合。而且，1个感应体也与多种味源物质结合。总之，气味与感应体的对应关系是多对多的关系。众所周知，犬类是嗅觉较佳的动物。人类大约有4000 万个感应气味的细胞。但是，犬类动物大约有10 亿个，数量庞大。这种程度就可以感应到ppt级的嗅觉。 ppm:百万分之几,比如说吧1ppm相当于1ug/ml,也相当于1mg/l，ppb:十亿分之几，ppt:万亿分之几。这是一个安装在这款护理机器人上的嗅觉传感器，这款传感器在不同的气味时，其输出电压不一样，根据其输出电压，机器人可以分辨出不同的气味。目前该传感器可以分辨出8种不同的气味。 * 下面是采用嗅觉传感器的一段视频，大家一起看一下触觉传感器的使用方法和功能。 * 上面我们介绍了在该护理机器人上所用到的几种传感器，下面我们看一下该机器人的运动执行机构。这款机器人在机械结构上采用了一种类人结构，利用两轮差动方式驱动机器人运动，并且带有两个六自由度的机械臂，表面用柔软的材料覆盖。除了双臂的12个自由度和底部的两个自由度外，机器人在颈部和腰部还有5个自由度。 * 其中肘关节的运动是机器人设计中的一个难点，因为大多数电机都为长圆柱体的形状，并且转矩越大，电机体积越大，长度越长，因此为使其结构更合理，在设计时，采用了这种双电机驱动的结构。 * 装配结果图。 * 肘关节运动演示 * 在该款移动机器人中，为了节省空间，将运动控制模块小型化设计，其体积仅为一枚500圆硬币的大小，每个模块仅实现一个简单的功能，比如中央处理器、I/O、模拟量采集、逻辑处理等等，在机器人功能较为复杂时，通过将各功能模块进行组合叠加，即可满足机器人对复杂功能的要求。 * 上述这些传感器、执行机构和控制电路都通过模拟人类的行为控制结构构建的层次化的分散网络结构连接到一起，使机器人能够实现比较复杂的功能，比如抱起病人、判断目标位置、在复杂环境中的导航等等。我们人类的中央处理器就是我们的大脑，所有的记忆，感知和思考的功能都通过大脑来完成，但是人类的行为却是通过小脑进行控制的。 * 肘关节结构（2） 双电机同步驱动 ★体积小，力量大 * 肘关节演示 * 运动控制模块单元 C-Chip * 视觉 听觉 嗅觉 大脑皮层 规划 小脑 运动控制 触觉 肌肉 麦克风 嗅觉传感器 CCD摄像机 No. 1 控制器 (RT-Linux) 上位机 (Windows2000) 共享内存 RI-MAN 人 共享内存 ‥‥‥ No. 2 No. 10 电机控制芯片 触觉处 理芯片 No. 1 No. 5 ‥‥ 层次化的分散网络控制结构 * 直流5V电源线 开关机信号线 直流24电源线 处理芯片 D 驱动器 M 电机 信号线 H 共享内存 皮肤 传感器 D D D D D D D D D D D D 皮肤 传感器 皮肤 传感器 CCD摄像机×2 麦克风×3 喇叭×1 D D D D 皮肤 传感器 皮肤 传感器 嗅觉 传感器 红外距离传感器 超声波距离传感器 嗅觉 传感器 M M M M M M M M M M M M M M 运动系 统PC D D D M M H M M M 电源 认知系 统PC H H H H H H H H H H H H H ★易于维护 ★用线较少 ★噪音较小 层次化的分散网络控制结构 * 安全设计 柔软的身体 安全的结构 仿真与评估 * * TERCOM * TERCOM * * * * * 俄狄浦斯的谜底是“人”。他解释说：“在生命的早晨，人是一个娇嫩的婴儿，用四肢爬行。到了中午，也就是人的青壮年时期，他用两只脚走路。到了晚年，他是那样老迈无力，以致于他不得不借助拐杖的扶持，