德国航空航天中心(DLR)机器人及机电一体化中心和基于模型的设计开发自主的人形机器人

先进的人形机器人需要控制系统,可以从各种传感器、快速流程输入计划连续轨迹,同时管理数十个关节的运动。

最初,DLR RMC工程师写独立手动控制算法对机器人的手和手臂在C / c++。当他们开始创建一个对所有自由度控制回路从指尖到肩膀,他们发现手工系统太复杂的代码。

aRDx DLR开发了一种新的机器人软件框架,帮助应对这一挑战,但他们还需要工具,使他们从设计模型自动生成代码并执行半实物(边境)测试。进一步说,他们想要的工具,研究生可以使用快速开发自己的机器人控制系统。

DLR RMC采用基于模型的设计与MATLAB和Simulink开发先进的敏捷贾斯汀和其他自主机器人控金宝app制系统。

为各个关节,团队创建了一个植物模型使用微分方程,它们作为一个功能纳入模型。金宝app

他们创造了一个proportional-integral-derivative (PID)控制器仿真软件和控制系统工具箱™,通过模拟和优化控金宝app制参数。

使用仿真软件金宝app编码器™他们从控制器模型和生成C代码部署到PC运行QNX实时操作系统。边境测试使他们能够弥补传感器噪声和精度以及重要的弹性关节电机扭矩齿轮和非线性的。

验证控制器的设计之后,团队生成C代码的生产目标,德州仪器™DSP。

然后他们运动控制器为敏捷开发贾斯汀组件有多个关节,如躯干和手臂。处理更复杂的动力更大,更重的机制,团队设计了一个笛卡尔阻抗控制系统仿真软件。金宝app

与单一关节控制器,团队调整参数模型,并使用仿真软件编码器生成的代码进行仿真测试。金宝app

在测试期间,该集团Stateflow使用^®序列任务如掌握和提升一个篮子。

他们应用中可用的序列二次规划算法优化工具箱™进行约束,非线性优化规划整个身体向示例中,最大化敏捷贾斯汀可以扔一个球的距离。

自动校准算法MATLAB开发团队,使用图像处理工具箱™识别标记的手从立体图像捕获和RGB-D相机。从标记定位算法去除噪声从信号处理工具箱™使用巴特沃斯滤波器。

DLR是使用基于模型的设计开发新的控制器,将增加敏捷贾斯汀从它的环境的能力。

• 编程缺陷消除。“代码生成与仿真软件编码器消除编程缺陷引入当金宝app手动编码控制设计在C / c++中,“Bauml说。“功能缺陷已经减少了约80%,尽管我们正在设计比我们更复杂的算法与手工编码未遂。”
• 复杂的功能实现的时间。“投掷,贾斯汀的控制器协调20自由度产生最优TCP轨迹,“Bauml说。“我们做这项工作在使用MATLAB的一个下午,模型,和优化工具箱”。金宝app
• 启用先进控制发展的学生。”和基于模型的设计、工程学生工作与我们只有6个月可以开发复杂的控制与53个自由度的机器人,因为他们不需要写代码,“Bauml指出。”金宝app仿真软件使他们能够应付多重反馈回路的交互和图形化构建和执行复杂的算法。”