随着机器人技术的迅猛发展,机器人在各种领域获得了广泛的应用。将机器人技术运用到反恐领域,促成了排爆机器人的诞生。研究和设计具有智能控制系统的实用型排爆机器人,无疑对于提高反恐防爆能力具有较大的现实意义。本文在以往研究成果的基础上,进一步应用国内外机器人技术的发展成果,取得了如下突破性进展:首先,底层伺服控制系统采用Windows CE嵌入式系统,具有产品特性;第二,提出了机器人的机械手避障路径规划及连续轨迹规划算法,进一步智能化;第三,实现了视觉系统、通信系统与控制系统的有机整合,使排爆机器人的控制系统整体化。排爆机器人的控制系统由多层控制结构组成。目标机上,使用Windows CE设计出底层的运动控制系统,并通过交叉编译生成可运行于PC/104的实时控制系统;主控制机上,主要完成获取图像信息,计算出目标物的三维坐标,并向PC/104运动控制层发送控制指令,实现机器人抓取动作的智能化控制。论文介绍了排爆机器人及其控制系统软硬件结构的基本组成,重点阐述了机器人运动学、机械手规划及底层控制系统的实现。运动学方面,通过推算给出了一种由视觉坐标系向世界坐标系转换的方法,运用DH理论和机器人运动学研究方法,进行了运动学的计算和分析,并给出了验证结果;机械手规划方面,通过C-空间障碍边界法及包络法确定障碍物形状,采用A*搜索算法得到避免障碍物的最优路径,利用五次多项式插补算法实现了机械手的连续轨迹规划;底层控制方面,通过对排爆机器人控制系统的分析,采用基于PC/104与ADT/652二重构体系的Windows CE嵌入式系统,利用Windows CE多线程技术、流接口驱动及自启动的设计,实现了排爆机器人的底层控制系统。最后本文进行了自动抓取目标物的试验,通过该试验验证了控制系统的性能。试验中在X、Y、Z方向上选取多个测试点,测量机器人机械手定位到目标点的误差,获得在X、Y、Z方向的误差趋势,同时得出机械手的最佳抓取空间。通过误差分析,验证排爆机器人抓取目标物体的精度,满足了抓取任务的要求。