可变形体模特机器人控制平台研究与实现

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随着机器人技术的不断发展,机器人的应用领域也越来越广泛,机器人在服装设计和网络购物中开始得到应用。模特机器人是应用于服装设计和网络购物的一类仿人机器人,它可以通过控制机器人的执行器来真实地模拟人的体型和姿态。本文在SIAHMR-Ⅰ模特机器人本体的基础上,研究和设计了基于CAN总线的模特机器人控制平台。   首先,论文从研究SIAHMR-Ⅰ模特机器人的结构特点出发,对SIAHMR-Ⅰ模特机器人系统机械结构和电气系统进行了深入地分析和研究,阐述了系统的控制目标的特性,在此基础上,提出了基于CAN总线的机器人分布式控制系统,并给出了具体的控制系统实现方案。该系统由基于PC计算机的主控层、通信层和执行层三部分组成。   然后对SIAHMR-Ⅰ模特机器人通信层协议网关进行了研究分析。在CAN总线和TCP/IP协议规范的基础上,研究了以太网-CAN总线网关协议转换的原理,开发了CAN-Ethernet通信层协议网关,包括软硬件的设计。该协议网关可以实现CAN总线数据到以太网报文和以太网数据报文到CAN总线数据的双向转换。   接着对IAHMR-Ⅰ模特机器人执行层的3种执行器装置进行了研究和分析,给出了对应的控制方案。基于对被控对象控制方案的分析,得出在控制器硬件电路上的共性特点,设计了模特机器人通用性底层节点控制器。然后规划了和设计SIAHMR-Ⅰ模特机器人系统执行层的CAN总线通信协议。   最后,分别对通信层网关和执行层节点控制器进行了联合测试,实验表明,通信网关可靠地实现了主控层与执行层节点控制器之间的数据传输,可通过以太网实现对模特机器人进行远程控制,执行层节点控制稳定性良好,抗干扰能力强,控制精度高。
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