湖面清扫智能机器人的控制系统设计.docx
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湖面清扫智能机器人的控制系统设计 本文主要介绍了湖面清扫智能机器人的控制系统设计,涉及机器人技术、自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多个领域。湖面清扫智能机器人是一种复杂的软件、硬件综合体,其核心是控制系统。机器人的控制系统设计是该领域的关键技术。 一、机器人的发展和应用 机器人技术是上个世纪中叶迅速发展起来的高新技术密集的机电一体化产品。机器人在减轻劳动强度、提高生产率、改变生产模式,把人从危险、恶劣的环境下解放出来等方面,显示出极大的优越性。机器人的应用范围日益扩大,遍及工业、国防、宇宙空间、海洋开发、紧急救援、危险及恶劣环境作业、医疗康复等领域。 二、智能机器人的概念和分类 机器人按其智能程度可分为一般机器人和智能机器人。一般机器人是指不具有智能,只具有一般编程能力和操作功能的机器人。智能机器人是具有感知、思维和动作的机器人。智能机器人的核心是控制系统。机器人的先进性和功能的强弱通常都直接与其控制系统的性能有关。 三、湖面清扫智能机器人的必要性 湖面污染对人类的水源构成很大的威胁,湖泊尤其是旅游胜地和市内人工湖泊,更是无法逃避漂浮物污染的厄运。目前,我国研制的清理水面漂浮物的设备还未见报道,国外研制的也不多,并且价格昂贵,实现的功能也不尽人意。因此,开发一种性能优良、价格便宜、操作简单、使用安全的自主式智能湖面清扫机器人已成为一种必要。 四、机器人的运动控制 机器人的运动控制可以分为两类:运动控制(Kinematic Control)和动态控制(Dynamic Control)。运动控制的主要优点是控制律简单,易于实现。但对于控制高速度高精度机器人来说,这类方法有两个缺点:一是难于保证受控机器人具有良好的动态和静态品质;二是需要较大的控制能量。动态控制方法可以使被控机器人具有良好的动态和静态品质,但需要较大的在线计算量,给实时控制带来困难。 五、湖面清洗智能机器人的系统概述 湖面清扫智能机器人大体可以分为七个部分:船体、控制系统、动力驱动系统、视觉系统、语音控制系统、垃圾仓、各种传感器。控制系统是湖面清扫智能机器人的核心部分,以可编程 DSP 控制器为核心构成控制系统,接收视觉系统、语音控制系统、各种传感器等设备的输入信号,计算和输出多路控制信号,协调各驱动电机,并对系统状态进行监控。 六、湖面清洗智能机器人的应用前景 湖面清扫智能机器人有较好的市场前景。随着科学技术的发展,机器人的应用范围也日益扩大,遍及工业、国防、宇宙空间、海洋开发、紧急救援、危险及恶劣环境作业、医疗康复等领域。湖面清扫智能机器人也将在水面污染治理中发挥着重要的作用。
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