產(chǎn)品概述

       類人形機(jī)器人系統(tǒng)是由上肢（五自由度機(jī)械手臂）、下肢（五自由度機(jī)械腿）、腰部（三自由度）棉手（六自由度）、控制系統(tǒng)、傳感器、上位機(jī)和電源組成。每個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由高精度減速機(jī)、伺服電機(jī)、高精度編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)器組成。人形機(jī)器人系統(tǒng)使用全自主研發(fā)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)控制算法和軟硬件控制系統(tǒng)，都可開(kāi)源，提供豐富的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)控制、步態(tài)控制實(shí)驗(yàn)以及伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)案例，如正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)、上肢關(guān)節(jié)空間和笛卡爾空間軌跡算法實(shí)驗(yàn)、下肢腿部步

態(tài)規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)、棉手抓取實(shí)驗(yàn)、類人形機(jī)器人協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)、類人形機(jī)器人抓取搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)等?？蛇x配視覺(jué)傳感器、激光雷達(dá)，支持增加視覺(jué)檢測(cè)和目標(biāo)識(shí)別、導(dǎo)航、避障等功能的研究。

       該系統(tǒng)既可以作為自動(dòng)化、機(jī)器人、機(jī)械電子、智能制造、機(jī)械工程等專業(yè)中的《機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論》、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》、《電機(jī)驅(qū)動(dòng)與伺服控制》、《運(yùn)動(dòng)控制》、《機(jī)電一體化技術(shù)》、《機(jī)器人操作系統(tǒng)》 等課程的配套實(shí)驗(yàn)實(shí)踐平臺(tái)，也同時(shí)支撐機(jī)器人與人工智能的科研。

產(chǎn)品特點(diǎn)

（1）類人形機(jī)器人產(chǎn)品為實(shí)驗(yàn)載體，支撐機(jī)器人建模仿真、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)及控制、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)及控制、步態(tài)控制、平衡控制等教學(xué)實(shí)驗(yàn)，以及科研領(lǐng)域的算法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和視覺(jué)、導(dǎo)航、避障綜合應(yīng)用等高級(jí)應(yīng)用的控制實(shí)驗(yàn)等。

（2）控制器有 TI DSP、ARM、x86 工控機(jī)可選，提供 CAN（可升級(jí)為 EtherCAT）總線、RS232、RS485 通訊控制接口，控制周期可以小到 1ms，均采用 Matlab/Simulink 軟件進(jìn)行編程，支持基于模型設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)方法進(jìn)行開(kāi)發(fā)，可以更好更快地研究高級(jí)自動(dòng)控制算法。

（3）提供豐富的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、步態(tài)控制和平衡控制案例，方便地掌握人形機(jī)器人控制系統(tǒng)的技術(shù)，進(jìn)行更深入的研究。

（4）可支持進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)、柔順控制、拖動(dòng)示教、碰撞保護(hù)等高級(jí)動(dòng)力學(xué)算法和機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)的開(kāi)發(fā)。

平臺(tái)硬件組成及參數(shù)

類人形機(jī)器人系統(tǒng)主要系統(tǒng)如下所示，分為控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)兩部分。

類人型機(jī)器人本體

       類人形機(jī)器人本體技術(shù)參數(shù)如表 2 所示，本體為高 1482.5mm，體重 45kg，手部末端額定負(fù)載 1Kg，結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝。機(jī)械臂關(guān)節(jié)模組采用智能集成化設(shè)計(jì)，將精密減速機(jī)、伺服電機(jī)、高精度編碼器、驅(qū)動(dòng)器等集成一體，每個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)通過(guò) RS232 或 CAN 總線進(jìn)行通訊控制。

控制系統(tǒng)平臺(tái)

       控制系統(tǒng)基于 TMS320F28377 DSP 或雙核 ARM Cortex-A55 架構(gòu)和 MATLAB/Simulink 開(kāi)發(fā)。擁有 AD、IO、Encoder、CAN 等豐富的硬件外設(shè)接口，以及一套功能強(qiáng)大的監(jiān)控軟件。結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真和嵌入式實(shí)時(shí)控制技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)硬件在回路（HIL）和快速控制原型（RCP）設(shè)計(jì)的功能，也是用于進(jìn)行基于模型設(shè)計(jì)（MBD：Model-Based Design）控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的教學(xué)和科研產(chǎn)品?？刂葡到y(tǒng)如圖 5 和圖 6 所示，控制系統(tǒng)參數(shù)如表 3 所示，是可對(duì)標(biāo)國(guó)際先進(jìn)的控制與半實(shí)物仿真領(lǐng)域的產(chǎn)品。

視覺(jué)系統(tǒng)

系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）采用國(guó)際先進(jìn)的 ZED 雙目深度相機(jī)，控制系統(tǒng)采用 ROS 通訊架構(gòu)，通用靈活，易擴(kuò)展，各子模塊均提供 ROS 接口

（2）采用 Eye-in-hand 的安裝方式

（3）控制系統(tǒng)可以快速進(jìn)行手眼標(biāo)定和控制

（4）提供開(kāi)源的圖像處理算法和應(yīng)用案例

（5）在該平臺(tái)的基礎(chǔ)上，可以協(xié)助客戶搭建開(kāi)發(fā)各種場(chǎng)景的視覺(jué)抓取應(yīng)用

（6）支持進(jìn)行視覺(jué)導(dǎo)航的研究

（7）可搭載邊緣計(jì)算處理設(shè)備，進(jìn)行機(jī)器視覺(jué)和人工智能方面的研究

機(jī)器人平臺(tái)可擴(kuò)展激光雷達(dá)等傳感器，進(jìn)行地圖建立、路徑規(guī)劃、導(dǎo)航方面的開(kāi)發(fā)，主要由激光雷達(dá)和導(dǎo)航軟件組成。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一覽

支撐的教學(xué)科研