轮式移动机器人研究综述

分析了轮式移动机器人的研究现状,按照车轮数目对轮式移动机器人进行了归类,讨论了各类轮式移动机器人的移动机构及其控制方式,对各类轮式移动机器人之间的关系作了初步探讨,并对各类轮式移动机器人的性能进行了比较,指出了各类轮式移动机器人研究中存在的问题,展望了轮式移动机器人的发展方向.     

轮式机器人90°折线角焊缝跟踪运动动力学分析

为了研究路径规划中机器人不同转向中心对90°折线角焊缝跟踪过程的影响,对焊缝跟踪过程进行了分析,建立了轮式移动机器人运动学模型;对轮子接地面进行了受力分析,建立了考虑轮子变形情况下机器人动力学模型;最后对机器人跟踪过程运动、动力学进行了仿真分析和焊接试验研究. 结果表明,机器人转向中心的选取对左、右驱动轮转动角速度以及水平滑块伸缩速度影响较大;转向过程中左、右驱动轮所需驱动力受转向中心影响很小,且大小近似恒定,可视为稳态转向;拐点处实际速度以及速度变化与焊接要求速度有关,与转向中心的选取无关.     

滑移装载机原地转向动力学分析

轮式滑移装载机是一种用于小空间的实用、高效、多功能的小型工程机械。其行走转向主要由两侧的液压马达带动车轮,通过两侧的速度差实现转向。通过对ZHL3210型滑移装载机的分析,并基于车辆地面力学研究,建立轮式滑移装载机原地转向模型,分析轮式滑移装载机原地转向的原理及系统的功率特性,同时建立原地转向过程中行走液压系统的数学模型。     

采用双联泵结构的新型液压动力转向泵研究

针对目前汽车中常用的双作用叶片式转向泵在高速运转时存在较大能量损耗的问题，提出了一种采用双联叶片泵结恂的新型转向泵。介绍了这种新型转向泵的工作原理及结构，并与常用叶片式转向泵进行了比较、分析，结果表明这种新型转向泵能够有效提高转向泵在高转速下的工作效率。     

轮式工程车辆电液转向系统的建模与仿真研究

针对轮式工程车辆的液压转向系统,提出了由中央控制器、脉宽调制放大器、比例阀控缸、转向动力机构构成的电液转向系统的数学模型,并用MATLAB工具箱进行仿真,最后通过车辆运行实验验证了模型及仿真结果的有效性,为轮式工程车辆高性能转向系统及控制器的设计提供了重要依据。     

巷道轮式液压动车组独立转向控制策略与轨迹分析

巷道轮式液压动车组（简称动车组）是在分体式连采机搬运车技术基础上研制的井下大型采煤设备辅助运输平台,具有高速度、高效率、超运力的优点。针对巷道中对车辆转向的苛刻要求,提出了整车转向协调控制策略,对该控制策略中直行偏差消除、转向过程轨迹跟踪控制方法及整车可通过性进行研究。该控制策略为多节独立转向车组的研发提供了理论依据,对工程实践具有指导意义。     

线控转向技术在装载机上的应用

介绍了装载机线控转向系统的工作原理，阐述了线控转向系统的主要优点和关键技术。该线控转向系统是通过微电子技术连接并控制转向系统的各个元件来代替传统的机械或液压连接，它取消了方向盘和转向车轮之间的机械或液压的连接，通过控制软件协调它们之间的运动关系，可以实现传动比、路感等参数的任意设置，具有传统转向系统所无法比拟的优点。     

从动轮式机器人运动规划的研究

从驱动原理和腿轮结构上来说，从动轮式移动机器人-溜冰机器人同一般轮式机器人有较大不同，它简化了轮式机器人腿轮结构，增加了轮式机器人灵活性和机动性、本文对溜冰机器人的运动步态进行了研究，为今后进一步研究打下了基础。     

单一方式运行的移动机器人技术综述

目前研发的移动机器人,根据移动的方法通常分为轮式、腿式和履带式机器人等,不同移动方式的移动机器人都有着各自的特点。通过对移动机器人进行分类,梳理并分析了单一方式运行的移动机器人的技术现状,并对不同移动方式机器人的优缺点进行论述。北京交通大学机器人技术在国内具有良好的知名度和声誉,并且机器人技术具有较高的学术水平和产学研一体化的特色,在此,根据北京交通大学对轮式、腿式、履带式移动机器人的发明和实用新型专利申请的案例进行举例分析。     

超大排量全液压转向器的研制及其对大型铰接式车辆转向行驶稳定性的关键作用

本文根据大型铰接式车辆的转向特点，自行设计并制造了BZZI-2000型超大排量全液压转向器。通过对该转向器的性能试验、疲劳试验、模拟试验等找出设计参数和规律，试验结果表明其主要性能指标达到并超过了世界先进水平，同时通过了机电部的新产品鉴定，填补了国内1600ml～2500ml超大排量全液压转向器的空白，这对于全液压转向器行业的设计制造有指导意义。更为重要的是通过在轮式工程机械族样机上进行实车试验与考核，找出了大型铰接式车辆转向行驶稳定性的技术关键即更新原机械助力转向系统为现全液压转向系统，它彻底根除了原转向系统的方向盘空行程大，转向操作困难，高速行驶时产生蛇行、摆尾等现象，为提高大型铰接式车辆转向行驶稳定性提供了新的转向系统和设计依据。     

轮式机器人遗传模糊神经网络转向控制实验研究

为了对模型复杂的轮式地面机器人进行转向控制,应用基于遗传算法的模糊神经网络控制方法。首先建立车辆的神经网络模型,然后构造模糊神经网络控制器,再用遗传算法寻找模糊神经网络控制器的参数,最后提高控制器对速度变化的适应能力。在其中提出了性能指标要对响应曲线稳态段进行加权以减小稳态误差的思想,并对性能指标公式进行了改进。实验表明,该方法对机器人的转向控制效果良好。     

基于单片机的轮式机器人控制系统

设计了一种基于单片机的轮式机器人导航控制系统，介绍了系统的工作原理和结构。运行试验表明，导航控制系统工作稳定可靠，满足轮式机器人的运行要求。     

基于全阶滑模控制的双轮移动机器人跟踪误差研究

针对双轮移动机器人运动轨迹跟踪误差较大的问题,设计了全阶滑模控制器,并对控制输出误差进行仿真验证。建立双轮机器人简图模型,推导出移动机器人动力学方程式。介绍了移动机器人线速度和角速度的控制过程,对传统PI控制器进行改进,设计了全阶滑模控制器。采用李雅普诺夫函数对控制器的稳定性进行了证明,从而得到机器人运动线速度和角速度的输出误差收敛于零。在平面内,采用MATLAB软件对机器人运动线速度和角速度输出误差进行仿真实验,并与PI控制输出误差形成对比。结果显示:采用传统PI控制器,双轮机器人实际输出线速度和角速度误差较大;采用全阶滑模控制器,双轮机器人实际输出线速度和角速度误差较小。采用全阶滑模控制器用于双轮机器人控制系统,自适应抗干扰能力更强,可提高双轮机器人运动轨迹跟踪精度。     

静态场中机器人避障最短时间路径规划模型

研究轮式机器人在静态场景中绕过障碍物到达指定地点的时间最短路径问题,根据轮式机器人的运动特点,讨论了机器人越过单个障碍物顶点的时间下限,并分别设计了单次和多次转弯模型和求解算法。通过仿真实例发现:增加转弯次数的优化路径设计,能够减少机器人到达目的地所需时间,从而提高了机器人的工作效率;研究结果验证了多次转弯对缩短机器人避障时间的有效性。     

基于负压吸附的船体清刷机器人研究

为了减少因船体附着污损物对船舶航行造成的阻力,提高船舶运输业的效益,研究设计了水下船体清刷机器人。介绍了水下船体清刷机器人的移动方式、吸附方式和驱动方式,设计了一种以轮式行走、液压驱动、负压吸附方式的船体机器人本体结构方案,并对船体清刷机器人进行了静力学分析,建立了其在船体表面运动的运动学模型,分析了机器人能够稳定安全地吸附在船体表面所需要的吸附力、驱动力矩以及运动过程中的回转半径。     

移动式焊缝跟踪机器人跟踪精度分析方法

以对实验室4自由度轮式焊缝跟踪机器人跟踪精度的研究为基础,提出了一种新的焊缝跟踪精度评估表征方法,并对焊缝偏差建立了D-H坐标系下的5参数模型.基于此模型,对影响焊缝跟踪精度的主要误差源进行了理论分析.通过对定步长与变步长焊缝跟踪控制方法的仿真分析,验证了所提出精度分析方法以及建立模型的正确性及有效性,得出影响焊缝跟踪精度的主要原因为焊缝跟踪控制算法以及机器人自身定位精度.结果表明,该精度分析方法对于焊缝跟踪控制的机器人误差补偿及焊缝跟踪控制方法改进具有一定的参考价值.     

轮式移动机器人滑移轨迹跟踪控制策略研究

针对轮式移动机器人在滑移条件下的轨迹跟踪问题,提出一种自适应模糊控制策略。利用模糊状态观测器对未知的复杂系统模型进行速度估计和补偿,通过设计输出向量将位置约束转换为输出约束,并构造Barrier Lyapunov函数来保证机器人的运动约束,在此基础上设计更简单的纵向滑移模型,利用李亚普诺夫定理分析闭环系统的稳定性,证明了闭环系统中所有信号都是有界的。最后通过仿真和实验验证了自适应模糊控制策略在轮式机器人纵向滑移情况下的有效性和实用性。     

轮式移动机器人个体在未知环境中实时免碰路径规划

根据人类在行走过程中避开障碍物及走向目的地的经验,结合机器人自身的结构特点,提出一种轮式移动机器人个体在未知二维环境中实时免碰路径规划方法。仿真实验表明,该算法具有很好的适用性。     

采用逆神经网络模型的移动机器人速度控制回路研究

针对移动机器人运动轨迹容易受到不确定外界因素干扰的问题,采用逆神经网络模型设计移动机器人控制系统。分别采用逆神经网络控制器和传统PI控制器模型对两轮差动移动机器人运动速度和角速度进行跟踪控制。传统PI控制器模型使用了近似于线性的等效负载驱动器,而逆神经网络控制器使用前馈多层感知神经网络模型,该模型结合了其运动学和动力学的数学模型,在特定工作区域内,对逆神经网络模型进行离散训练。在平面内,对移动机器人的速度跟踪控制进行仿真。结果表明:采用PI控制器模型,移动机器人车轮运动速度和角速度与理论值存在较大误差,而采用逆神经网络模型时误差较小。采用逆神经网络模型设计移动机器人速度控制回路,可以提高移动机器人运动性能,更好地适应外界环境的变化。     

基于动态焊缝切线法的大曲率弯曲焊缝跟踪

针对轮式移动焊接机器人在造船、大型球罐焊接等工业生产中的大曲率弯曲焊缝跟踪问题,在采用小波实时降噪的基础上,结合焊缝切线法的思路和滑模变结构控制方法提出了动态焊缝切线法,并且通过Matlab仿真分析和试验验证,证明了该方法能够以固定步长实时修正焊接小车驱动轮的速度,保证焊炬沿大曲率弯曲焊缝轨迹跟踪效果较好的前提下切线速度大小基本不变,提高了焊缝质量,实现了弯曲焊缝的实时自动跟踪. 为轮式移动焊接机器人在复杂轨迹的焊缝自动跟踪应用方面提供了一种新的理论思路.