多機器人演算法

『壹』 核心演算法是什麼它對機器人有多重要

機器人的演算法大方向可以分為感知演算法與控制演算法，感知演算法一般是環境感知、路徑規劃，而控制演算法一般分為決策演算法、運動控制演算法。環境感知演算法獲取環境各種數據，通常指以機器人的視覺所見的圖像識別等 。

雖然對於工業機器人來說，要想實現高速下穩定精確的運動軌跡，精密的配件必不可少，如電機，伺服系統，還有非常重要的減速機等等。但是這些都只是硬體的需求，僅僅只有好的硬體，沒有相應的核心演算法，也就是缺少了控制硬體的大腦，那麼工業機器人使用再好的硬體，也只能完成一些精確度要求不高的簡單工作，而且還容易出問題。而這就是中國機器人製造商面臨的最大問題。

作為工業級產品，衡量機器人優劣主要有兩個標准：穩定性和精確性。核心控制器是影響穩定性的關鍵部件，有著工業機器人“大腦”之稱。而軟體相當於語言，把“大腦”的想法傳遞出去。 要講好這門“語言”，就需要底層核心演算法。

好的演算法，幾千行就能讓機器人穩定運行不出故障；差的演算法，幾萬行也達不到人家的水準。不掌握核心演算法，生產精度需求不高的產品還勉強可以，但倘若應用到航天航空、軍工等高端領域，就只能依賴進口工業機器人了。

對於機器人來說，每一個動作都需要核心控制器、伺服驅動器和伺服電機協同動作，而現在的機器人通常擁用多個伺服器，因此多台伺服系統更需要核心演算法提前進行計算。只有通過底層演算法，國外核心控制器才可以通過伺服系統的電流環直接操作電機，實現高動態多軸非線性條件下的精密控制，同時還能滿足極短響應延時的需求。這也是為何如今在中國的機器人市場上，6軸以上的高端機器人幾乎被國外的機器人公司壟斷。

『貳』 機器人控制演算法如何編寫

基於DSP運動控制器的5R工業機器人系統設計 摘要：以所設計的開放式5R關節型工業機器人為研究對象，分析了該機器人的結構設計。該機器人采 用基於工控PC及DSP運動控制器的分布式控制結構，具有開放性強、運算速度快等特點，對其工作原理 進行了詳細的說明。機器人的控制軟體採用基於Windows平台下的VC++實現，具有良好的人機交互 功能，對各組成模塊的作用進行了說明。所設計的開放式5R工業機器人系統，具有較好的實用性。 關鍵詞：開放式；關節型；工業機器人；控制軟體 0引言 工業機器人技術在現代工業生產自動化領域得到 了廣泛的應用，也對工程技術人員提出更高的要求，作 為機械工程及自動化專業的技術人才迫切需要掌握這 一 先進技術。為了能更好地加強技術人員對工業機器 人的技能實踐與技術掌握，需要開放性強的設備來滿 足要求。本文闡述了我們所開發設計的一種5R關節 型工業機器人系統，可以作為通用的工業機器人應用 於現場，也可作為教學培訓設備。 1 5R工業機器人操作機結構設計 關節型工業機器人由2個肩關節和1個肘關節進 行定位，由2個或3個腕關節進行定向，其中一個肩關節 繞鉛直軸旋轉，另一個肩關節實現俯仰，這兩個肩關節 軸線正交。肘關節平行於第二個肩關節軸線。這種構 型的機器人動作靈活、工作空間大，在作業空間內手臂 的干涉最小，結構緊湊，佔地面積小，關節上相對運動部 位容易密封防塵，但運動學復雜、運動學反解困難，控制 時計算量大。在工業用應用是一種通用型機器人¨。 1．1 5R工業機器人操作機結構 所設計的5R關節型機器人具有5個自由度，結構 簡圖如圖1所示。5個自由度分別是：肩部旋轉關節 J1、大臂旋轉關節J2、小臂旋轉關節J3、手腕仰俯運動 關節J4和在旋轉運動關節J5。總體設計思想為：選用 伺服電機(帶制動器)驅動，通過同步帶、輪系等機械機 構進行間接傳動。腕關節上設計有裝配手爪用法蘭， 通過不斷地更換手爪來實現不同的作業任務。 1．2 5R工業機器人參數 表1為設計的5R工業機器人參數。 2 5R工業機器人開放式控制系統 機器人控制技術對其性能的優良起著重大的作用。隨著機器人控制技術的發展，針對結構封閉的機 器人控制器的缺陷，開發「具有開發性結構的模塊化、 標准化機器人控制器」是當前機器人控制器發展的趨 勢]。為提高穩定性、可靠性和抗干擾性，採用「工業 PC+DSP運動控制器」的結構來實現機器人的控制：伺 服系統中伺服級計算機採用以信號處理器(DSP)為核 心的多軸運動控制器，藉助DSP高速信號處理能力與 運算能力，可同時控制多軸運動，實現復雜的控制演算法 並獲得優良的伺服性能。 2．1基於DSP的運動控制器MCT8000F8簡介 深圳摩信科技公司MCT8000F8運動控制器是基 於網路技術的開放式結構高性能DSP8軸運動控制器， 包括主控制板、介面板以及控制軟體等，具有開放式、 高速、高精度、網際在線控制、多軸同步控制、可重構 性、高集成度、高可靠性和安全性等特點，是新一代開 放式結構高性能可編程運動控制器。 圖2為DSP多軸運動控制器硬體原理圖。圖中增 量編碼器的A0(／A0)、B0(／B0)、c0(／CO)信號作為 位置反饋，運動控制器通過四倍頻、加減計數器得到實 際的位置，實際位置信息存在位置寄存器中，計算機可 以通過控制寄存器進行讀取。運動控制卡的目標位置 由計算機通過機器人運動軌跡規劃求得，通過內部計 算得到位置誤差值，再經過加減速控制和數字濾波後， 送到D／A轉換(DAC)、運算放大器、脈寬調制器 (PWM)硬體處理電路，轉化後輸出伺服電機的控制信 號或PWM信號。各個關節可以完成獨立伺服控制，能 夠實現線性插補控制、二軸圓弧插補控制。 2．2機器人控制系統結構及工作原理 基於PC的Windows操作系統，因其友好的人機界 面和廣泛的用戶基礎，而成為基於PC控制器的首選。 採用PC作為機器人控制器的主機系統的優點是：①成 本低；②具有開放性；③完備的軟體開發環境和豐富的 軟體資源；④良好的通訊功能。機器人控制結構上采 用了上、下兩級計算機系統完成對機器人的控制：上級 主控計算機負責整個系統管理，下級則實現對各個關 節的插補運算和伺服控制。這里通過採用一台工業 PC+DSP運動控制卡的結構來實現機器人控制。實驗 結果證明了採用Pc+DSP的計算結構可以充分利用 DSP運算的高速性，滿足機器人控制的實時需求，實現 較高的運動控制性能。 機器人伺服系統框圖如圖3所示。伺服系統由基 於DSP的運動控制器、伺服驅動器、伺服電動機及光電 編碼器組成。伺服系統包含三個反饋子系統：位置環、 速度環、電流環，其工作原理如下：執行元件為交流伺 服電動機，伺服驅動器為速度、電流閉環的功率驅動元 件，光電編碼器擔負著檢測伺服電機速度和位置的任 務。伺服級計算機的主要功能是接受控制級發出的各 種運動控制命令，根據位置給定信號及光電編碼器的 位置反饋信號，分時完成各關節的誤差計算、控制演算法 及D／A轉換、將速度給定信號加至伺服組件的控制端 子，完成對各關節的位置伺服控制。管理級計算機採用 586工控機(或便攜筆記本)，主要完成離線編程、模擬、 與控制級通訊、作業管理等功能；控制級計算機採用586 工控機，主要完成用戶程序編輯、用戶程序解釋，向下位 機運動控制器發機器人運動指令、實時監控、輸入輸出 控制(如列印)等。示教盒通過控制級計算機可以獲得 機器人伺服系統中的數據(脈沖、轉角)，並用於控制級 計算機控制軟體中實現對機器人的示教及控制。 3 5R工業機器人運動控制軟體設計 5R工業機器人控制軟體採用C++Builder編程， 最終軟體運行在Windows環境下。C++Builder對在 Windows平台下開發應用程序時所涉及到的圖形用戶 界面(GUI)編程具有很強的支持能力，提供了可視化 的開發環境，可以方便調用硬體廠商提供的底層函數， 直接對硬體進行操作，而且生成目標代碼效率高。 所設計的控制軟體為分級式模塊化結構。 管理級主模塊具有離線編程、圖形模擬、資料查詢 及故障診斷等功能，其結構如圖4所示。 (1)離線編程模塊利用計算機圖形學的成果，建立 機器人及其工作環境的模型，利用規劃演算法，通過對圖 形和對象的操作，編制各種運動控制，在離線情況下生 成工作程序。 (2)圖形模擬模塊可預先模擬結果，便於檢查及優 化。 (3)資料查詢模塊可以查閱當日工作及近期工作 記錄、相關資料(生產數量、班次等)，並可以列印輸出 存檔。 (4)故障診斷模塊可以實時故障診斷，以代碼形式顯 示出故障類型，並為技術人員排除故障提供幫助信息。 控制級主模塊軟體結構如圖5所示。 (1)復位模塊使得機器人停機時或動作異常時，通 過特定的操作或自動的方式，使機器人回到作業原點。 機器人在作業原點，機構的各運動副所受力矩最小，它 確定了機器人待機的安全位姿。 (2)系統提供兩種示教方法。第一種示教方法即 「下位機+示教盒」的示教方法：示教盒和下位機操作 界面上的手動操作開關分別對應著裝配機器人的各種 動作和功能。通過高、中、低速、點動等速度檔次的選 擇，對機器人進行大致的定位和精確的位置微調。並 存儲期望的運動軌跡上機器人的位置、姿態參數。第 二種方法即離線模擬的示教方法。這種示教方法是在 計算機上建立起機器人作業環境的模型，再在這個模 型的基礎上生成示教數據的一種應用人工智慧的示教 方法。進行示教時使用計算機圖示的方法分析機器人與作業模型的位置關系，也可以通過特定指令指定機 器人的運動位置…。 4結束語 所開發的開放式工業機器人系統具有以下特點： (1)採用分布式二級控制結構，運動控制由基於 DSP的運動控制器M'CT8000F8完成，增加了系統的開 放性，以及運行處理的快速性及可靠性。 (2)考慮到具有良好的通用性，可以作為通用機器 人使用，具有較好的產業化、商品化前景。 (3)計算機輔助軟體採用基於Windows平台的 c++編程，通過調用底層函數可以對硬體進行直接操 作，可視化環境可提供良好的人機交互操作界面。 通過本機器人系統的研究開發，可極大地滿足工 業現場對機器人的開放性要求，進一步提高我國工礦 企業自動化水平。同時，也可作為機器人技術訓練平 台，加強工程人員能力鍛煉。 [參考文獻] [1]馬香峰，等．工業機器人的操作機設計[M]．北京：冶金工 業出版社，1996． [2]吳振彪．工業機器人[M]．武漢：華中理工大學出版社， 2006． [3]蔡自興．機器人學[M]．北京：清華大學出版社，2003． [4]王天然，曲道奎．工業機器人控制系統的開放體系結構 [J]．機器人，2002，24(3)：256—261． [5]深圳摩信科技有限公司．MCT8000系列控制器使用手冊 [z]．深圳：深圳摩信科技有限公司，2001． [6]張興國．環保壓縮機裝配機器人的運動學分析[J]．南通 工學院學報，2004(1)：32—34，38． [7]張興國．計算機輔助環保壓縮機裝配機器人運動學分析 [J]．機械設計與製造，2005(3)：98—100， [8]本書編寫委員會編著．程序設計VisualC++6[M]．北京： 電子工業出版社，2000． [9]吳斌，等．OpenGL編程實例與技巧[M]．北京：人民郵電出 版社，1999． [10]江早．OpenGLVC／VB圖形編程[M】．北京：中國科學技 術出版社，2001． [11]韓軍，等．6R機器人運動學控制實驗系統的研製[J]．實 驗室研究與探索，2003(5)：103—104．

『叄』 雙足機器人，有哪些常見的平衡演算法

在最開始的雙足機器人使用的平衡控制策略是「靜態步行」（static walking）
這種策略的特點是：機器人步行的過程中，重心（COG，Center of Gravity)的投影始終位於多邊形支撐區域（support region）內，
這種控制策略的好處在於：在整個的行進過程中，機器人可以在行走動作中停止而不摔倒，但代價是行動速度非常遲緩（每一步需要花費10秒甚至更長）（因為需要保持重心的投影始終位於支撐區域，否則將不穩定），因為靜態步行和人類的期望相差甚遠，
於是人類開發出來了另一種步行平衡策略：「動態步行」（dynamic walking）。
在動態步行中機器人的行動速度被提升至了每步不超過1秒。但是弊端也是顯而易見的，機器人難以在運動的狀態下立即停頓（慣性的作用），從而使得機器人在狀態轉換的過程中變得不穩定。為了解決慣性帶來的影響，零力矩點（ZMP，zero moment point）被引入到了這一控制策略中。在單腳支撐相中，ZMP=COG。引入ZMP的好處在於，如果ZMP嚴格的存在於機器人的支撐區域中，機器人絕對不會摔倒。
Xzmp代表正向ZMP，Xmc代表質量中心的前進位移，l是倒立擺的長度，g是重力加速度。
由於復雜地形的雙足平衡無法由單一的控制器實現，所以多個控制器的切換策略被用於解決平衡問題。在這一個策略中，機器人的行走被設定為一個周期（cycle）每一個周期被分成了不同的行走階段（stage）

『肆』 機器人演算法難嗎

機器人的編程難學嗎?孩子的學習從古至今都是家長們十分關心和重視的一件事情。很多的家長在培養孩子的學習方面也可以說是相當的耐心的。就拿現在很多的家長 想要孩子去學習機器人編程的課程來說，有的家長對於機器人的編程難學嗎並不是很清楚，今天我們就一起來了解一下機器人的編程難學嗎?

工業機器人控制編程不是很難，只要你努力，是可以學會的。一般都是學年制的專業有這個，但現在也有很多企業推出了這樣的短期培訓班。所以家長們就需要在選擇的時候要耐心一些。

第一點就是你英語基礎要不錯，因為機器人編程很多都是用英文字母構成的，如果你能熟練掌握100個單詞，那麼恭喜你，學習工業機器人編程的難度最少降低30%了。

第二點就是要有邏輯思維，如果思路不清晰那麼肯定是一團亂麻，現在工業機器人多數是六軸機器人，要想給機器人編輯出完美的運行軌道，軸與軸之間的配合運動就非常的重要，如果你能清晰的捋順思路那麼難度就又降低30%了。

第三點你要耐得住性子，要有堅持不懈的態度。另外再加上一點數學知識、物理知識、電氣知識、機械知識、等等，記住只需要一點點就夠了哦。那麼學機器人編程就又降低30%了。

 

機器人的編程難學嗎?通過上面的介紹，想必您對於機器人的編程難學嗎有了一個好的了解和認識。孩子學習機器人編程對於孩子來說學習的好處其實也是非常的多的。但是家長們需要注意的是一定要給孩子選擇正規靠譜大機構，這樣孩子的學習才能有一個

『伍』 演算法決定一切究竟哪種掃地機器人更優秀

【IT168評測】這幾年掃地機器人越來越火，但消費者在選購時，發現似乎每款產品其路徑規劃演算法都不一樣，由最初隨機演算法，到簡單規劃演算法，再到激光slam以及視覺slam演算法等，看得人眼花繚亂，那麼這些演算法究竟都是什麼呢?演算法的好壞是否能決定掃地機器人的優劣呢?

首先我們先要明確的是選購掃地機器人第一需求是：掃的干凈掃得快。

掃的干凈主要取決於清掃系統的設計和吸塵風機的功率，而清掃效率最有力的的保障則是掃地機器人擁有一套非常智能的路徑規劃演算法。

常見的掃地機器人演算法大致分為兩種：隨機覆蓋法和路徑規劃式清掃。

優點：多種行走方式加三段式清掃，還會自動感應臟污程度進行重點打掃，基本不留死角，清潔程度更高。

缺點：重復清掃且路徑隨機，代價就是清掃效率較低，更費時間，而且隨機碰撞式的清掃過程看著實在捉急。同時此類產品由於技術原因造價更高，售價自然更是居高不下。另外各品牌技術的不同，會直接影響清掃效果，並不是所有品牌的隨機覆蓋清掃的掃地機器人都能掃得很乾凈。

推薦人群:適合上班族或家中有寵物的用戶購買，雖然清掃時間長但清潔程度更高。

推薦機型：

1、艾羅伯特（iRobot）Roomba961（價格4999元）【嘩猛點擊查看詳情】

NO、2 路徑規劃式清掃

通過定位系統准確規劃路線，實現規劃式的工字型打掃，清掃路徑十飢蘆舉分規矩，不會重復清理，常見的Neato、Proscenic和小米掃地機器人都是這種路徑規劃式清掃。

優點：因為有路徑規劃，所以它很清楚自己掃過了哪些地方，不會重復清掃，使得清潔效率更高、耗時更少。

缺點：清掃方式機械，不重復清掃的話可能會有被遺爛碧漏的區域，而且清掃過程中被吹飛的灰塵和垃圾可能被錯過。

推薦人群：家中雜物較多或擁有大戶型的用戶購買，節省時間不鬧心。

推薦機型：

1、米家石頭掃地機器人（價格2499元）【點擊查看詳情】

2、Neato D75掃地機機器人（價格3299元）【點擊查看詳情】

總結：掃地機器人買回家的目的就是會認路、掃得快、掃的干凈，雖然在路徑規劃上解決方案有很多，但其精髓並不是硬體有多厲害，重在其定位系統和演算法。如果一定要小編來比較一下的話，還是建議大家購買路徑規劃式清掃的掃地機器人，價格實惠，方便省心，快捷干凈，能夠滿足大多數人的家庭清潔需要。

『陸』 機器人演算法和adas演算法有什麼區別嗎

我是相關專業~~~自動化其實也算~~專業課啊1、自動控制原理。自動控制是機器人運動的基礎，別看人類運動的很簡單，要讓機器人和諧的運動，需要大量的感測器的測量，並進行計算和模擬，最後根據這個，調整參數，進行干擾補償、負反饋、前後兩種串聯補償等等。（順便說一句，維納的《控制論》是一本好書，不僅僅限於工程哦~在社會人文學科都有用的，錢學森還有一本《工程式控制制論》，沒有看過。。不過大師的書一定很棒的。。）2、智能技術。額，這個暫且也算吧，我們學校自己開的。。。還分2-1和2-2，主要學各種專家系統、機器學習、智能計算、啟發式搜索、分布式人工智慧、許許多多智能演算法如蟻群演算法、神經網路。3、機器人學。這個挺厲害的，講解機器人運動中的數學計算，涉及空間描述，廣義坐標，瞬態運動學，雅可比矩陣顯式（線性代數基礎）、立體視覺、軌跡生成、關節空間動力學、拉格朗日方程（拉老爺子挺牛逼的。。到處都是啊啊啊啊）、控制學（就是自控）、順應性。需要比較好的數學基礎。到處都是公式啊名詞啊！！4、單片機開發。好像我們學校有這個課，我自己自費買的Arino開發板也算AVR單片機。機器人的成本、體積限制。要求我們不可能啥都用電腦來指揮，單片機體積小，也可以作為機器人的大腦，要讓機器人按照你的要求，就要寫好單片機程序。5、電機拖動。啊呀這個應該寫在前面的，不過我剛剛才想到。喵。。。類人機器人的關節是靠電機驅動的，就算不類人，也需要輪子吧~要控制好機器人的運動軌跡，就需要了解電機的原理，了解調速、啟動、電磁關系才能設計好機器人呢。智能專業不僅僅是機器人的。。。光學機器人太狹窄了。。智能不僅僅是機器人呢，想想天網吧，那種沒有實體的人工智慧才好玩的~俺們上課看老師放的機器人視頻還是挺有趣的，但是我國的智能學科在國際上還需要努力，美國在機器人運動方面超前我們十多年呢（低估了的）。。少年你要不要來學~貢獻一份力量唄~——————以下是豬的簽名———————————微笑的豬頭—真——帥——氣———————