基于遇障速度法足球机器人的路径规划

提出了机器人在动态环境下的路径规划方法。这种方法基于机器人运动速度信息制定的避障策略。通过遇障速度的几何变换产生可达避障速度,从而确定运动路径上潜在的障碍物。同时,还推导了机器人路径搜索树网格算法。足球机器人仿真比赛表明,这种方法适用于动态和静态障碍物的避障。     

基于consensus的人工势能场在足球机器人避障中的应用

在分析足球机器人路径规划方法--人工势场法不足的基础上,将基于consensus的人工势能场的新方法应用到机器人避障中.为了避免传统人工势场中导航函数方式的缺点,引入一与运动方向垂直的回转仪的力来代替排斥力.为了避免由障碍物引起的运动奇异性,引入一制动力,使足球机器人减速以便有足够的时间转弯,可以进行很好的避障.利用consensus算法来获得优化的势能场函数,解决足球机器人导航和避障问题,并能达到时间最优和轨迹最优的目的.仿真结果表明该方法能够快速准确地进行避障,且路径比较平滑.     

动态二叉树表示环境的A*算法及其在足球机器人路径规划中的实现

提出采用二叉树表示二维空间的方法，对全局路径规划和局部路径规划进行综合考察，设计移动机器人在复杂环境下对动态障碍物进行避障的A算法，在足够机器人系统中进行仿真，将二叉树动态地表示球场的机器人与目标对角线的矩型环境，使搜索范围随搜索进程动态地减少，实现了路径规划的整体优化。     

基于遗传算法的家用保安机器人路径规划方法

将领域知识与遗传算法相结合,提出了一种针对家用保安机器人的路径规划方法.该算法采用改进的栅格化方法来描述家庭环境,重新定义了路径适应度函数的评价方法,并设计有效的路径遗传算子.仿真结果表明了该算法的正确性和有效性.利用该算法实现了在实际家庭环境下保安机器人的路径规划与动态避障.     

基于改进卷积网络的无人驾驶汽车动态避障路径规划方法

为了提高无人驾驶汽车动态避障的成功率,实现路径最优规划目标,本文引入了改进卷积网络,并开展了基于该网络的无人驾驶汽车动态避障路径规划方法研究。首先,建立了精确的汽车运动学模型,以描述无人驾驶汽车在行驶过程中的运动学特性。其次,对道路障碍物目标位置进行检测,连续获取道路动态障碍物目标的信息,预测障碍物未来的位置和速度。最后,在此基础上,利用改进卷积网络计算了无人驾驶汽车动态避障路径损失函数,评估了规划避障路径与实际目标路径之间的差距。同时,辅助人工势场法求解势能的最小值,得到了汽车避障路径。试验结果表明,应用本文提出的规划方法后,在6个车道上,无人驾驶汽车的动态避障成功率始终高于另外2个对照组,均达到了99%以上,可以有效地识别障碍物并进行避障。     

智能水下机器人的路径规划方法

阐述了智能水下机器人的路径规划方法。首先介绍了自行研制的智能水下机器人的系统组成，然后讨论了其规划方法，并着重介绍了体现水下智能机器人自主能力的全局规划器和局部规划器。     

基于线性规划的机器人避障问题

机器人避障最短路径及最短时间路径其实就是研究具有圆形限定区域的最短路径的问题,主要研究机器人在有若干个障碍物一个区域中,由出发点到达目标点以及由出发点经过途中的若干目标点到达最终目标点的两种情形。通过分析我们可以得出最短路径是由两部分组成的:一部分是在一个平面两点之间的最短路即直线路径,另一部分是障碍物区域的部分边界,这两部分是相切连接的。除此之外我们还发现最小转向曲率半径和障碍物区域大小的浮动对结果都有影响。根据这个结果,可以得出最短路径一定是由直线和圆弧做组成,为此可以建立线圆结构模型,这样不管障碍物有多少,路径有多复杂,我们都可以将路径划分为若干个这种线圆结构来求解。对于路径当中经过障碍物再到达目标点的状况,采用两种方案,一种是在障碍物拐点和节点都采用最小转弯半径的形式,另一种是适当扩大障碍物拐点处的转弯半径,使得机器人能够尽大可能沿直线通过路径中的障碍物到达目标点。建立最优化模型对两种方案分别进行求解。     

室内地面清洁机器人路径规划

采用栅格法建立环境地图模型,利用沿边走的路径规划算法进行室内地面清洁机器人无障碍与避障路径规划与仿真试验.结果表明,在静态结构化环境中,清洁机器人能够沿内螺旋式“回”字型路径完成清扫任务,并成功避开障碍物和边界,自动定位和转向,清洁完毕机器人能够自动返回到初始位置.这说明沿边走的内螺旋式“回”字型路径规划方式是可行的.     

基于遗传算法的码垛机器人路径规划应用

目的为了改进传统遗传算法在码垛机器人路径规划中可能出现的局部陷阱和过早收敛问题,以及机器人的能耗和路线平滑性问题,提出一种改进的遗传算法机器人路径规划方法。方法针对传统遗传算法存在的问题,分别对种群初始化、适应度函数、选择算子、交叉算子、变异算子的算法和方式进行调整和改进,对优秀算法进行融合。针对基本遗传算法主要着重于路径最短,从而忽视了机器人的能耗及路径平滑性等问题,设计一种综合考虑距离和转弯次数控制的适应度函数,最后将改进的算法应用于码垛机器人的路径规划中。结果仿真结果表明,相较于基本遗传算法,提出的算法搜索到的路径质量更高,不仅距离更短,同时转弯次数远远小于其他算法,路径更为平滑,验证了该算法的有效性。结论基于该算法的码垛机器人路径在兼顾距离最优的同时,路线更加平滑。由于减少了转向次数,机器人的能耗更低,同时仿真结果表明,该算法的实时性也较好。     

基于自适应VFH算法的移动机器人避障规划

向量场直方图(VFH)方法具有对传感器误差不敏感以及响应速率快等特点而广泛应用于移动机器人的运动避障问题.该方法将各方向的障碍物信息量化为强度值,并以设定的阈值判断可行性.而不同的阈值会造成机器人避障效果的差异,对不同任务环境的适应性较差.本文针对传统VFH方法的阈值敏感性问题进行改进,提出一种自适应阈值调整策略,通过构建阈值评价函数,结合环境信息对候选方向范围内每组阈值进行代价分析,实时地选取适于当前运动的阈值,使机器人能够自主完成避障.为验证算法的有效性和可靠性,设计模拟障碍物的场景并进行对比实验.结果表明,采用改进自适应阈值策略的VFH算法,能够改善传统算法对阈值敏感的问题,能保证机器人可以在狭窄通道中以较短的无碰撞路径到达目标位置.     

基于LabVIEW的足球机器人电机调试系统设计

为提高中型组足球机器人电机调试效率,应用图形化编程语言LabVIEW开发平台设计了一电机调试系统。该系统通过编程实现单指令与多指令电机调试方式之间的方便切换、电机转速值的自动存盘和实时图形化显示等功能,使得调试工作快速、直观,较好克服了目前在电机调试方式中存在的缺点,极大方便了机器人电机调试工作。测试结果表明该系统具有一定的实用价值。     

基于组合非线性反馈技术的机器人控制方法

为解决机器人跟踪控制中响应速度和超调量之间的矛盾,实现快速的响应和较小的超调,研究了机器人非线性动力学与组合非线性反馈技术相结合的控制策略,提出了一种基于组合非线性反馈的机器人控制器.该控制器由两部分组成,一部分由完全的机器人非线性动力学补偿来实现反馈线性化,另一部分由组合非线性反馈技术实现镇定.通过反馈线性化技术与Lyapunov理论,证明了闭环系统的渐近稳定性.同时,把组合非线性反馈理论拓展到多输入多输出(MIMO)饱和线性系统的时变轨迹跟踪控制,利用非线性项的变阻尼特性,使得系统的动态响应快速且没有超调.仿真结果证实了此方法的有效性.     

一种改进机器人计算力矩控制的神经网络补偿方法

提出了一种由计算力矩控制器和神经网络补偿控制器相结合的机器人控制方案,探讨了用线性神经网络补偿机器人计算力矩不确定性误差的方法.推导了网络权值的自适应调整律,并证明了系统的稳定性和跟踪误差的收敛性.所提方案结构简单,鲁棒性强,且神经网络补偿器有较好的适应性,无需事先知道机器人动力学参数和结构的精确值.对某打磨机器人轨迹跟踪的实验结果表明所提方案具有很好的鲁棒性和抗干扰能力.     

基于部分反馈线性化的三杆体操机器人控制策略

针对复杂的非线性欠驱动三杆体操机器人系统,提出了一种基于部分反馈线性化的控制策略.首先,将三杆体操机器人的运动空间分为两个区域:摇起区和平衡区,然后,在摇起区利用部分反馈线性化设计摇起控制器,对第二杆与第三杆进行联动控制,确保欠驱动三杆体操机器人迅速摆起,并且摆起后第二杆和第三杆自然伸展;进入平衡区后,采用基于线性二次型调节器(LQR)的平衡控制器,将系统稳定在竖直向上的位置,实现系统控制目标.仿真结果验证了该控制策略的有效性.     

基于部分面积法的流量计算仪设计

河流流量和流速测量是水利测量的基础工作,然而设计测量精确而又使用方便的仪器比较困难。本文改进了部分面积法,适用于河流流量测量仪器的设计：介绍了采用单片机开发的便携式流量计算仪,提出该装置的硬件原理和组成,并讨论用于实现信号采集、流速和流量处理的软件设计方法。经实验验证本装置具有实用价值。     

基于阻抗控制的幕墙安装机器人柔顺操作研究

为了提高幕墙安装机器人操作的柔顺性,从而真正解决建筑幕墙自动安装中人机协调的问题,采用自适应阻抗控制方法作为柔顺操作策略.依据建筑机器人物理模型建立了较为准确的阻抗控制模型,在机器人末端未接触运动空间和环境接触空间进行了自适应阻抗控制的研究,提出了通过减小力峰值防止幕墙破坏的控制参数的调整方法,借助MATLAB对控制系统进行了仿真,并对基于该算法的幕墙安装机器人进行了柔顺性操作实验.经过仿真和实验得到了适用于幕墙安装机器人的力控制算法,验证了自适应阻抗控制算法能够满足幕墙安装机器人柔顺性操作的要求.     

一种改进的机器人手眼系统标定方法

针对机器人手眼系统标定中空间坐标值参考点获取的困难,提出了一种改进的不需要已知坐标值参考点的机器人手眼系统标定方法.该方法的优点是在摄像机内参数标定中考虑了径向畸变,保证了标定精度.在外参数标定中,根据机器人自身运动特性提出了一种简便求取平移矩阵的方法.     

Effective manipulation for industrial robot manipulators based on tablet PC

Along with the progress in robot technologies, industrial robot manipulators nowadays have applied for more diverse and complex tasks. Consequently, the conventional manipulative devices, such as the teaching pendant and keyboard, become less suitable for task governing and teaching. Motivated by it, in this paper, we propose a novel manipulation system for industrial robot manipulators based on a tablet PC. With wireless communication, the proposed system provides flexibility for remote manipulation. Furthermore, a graphical interface and several assistive tools are developed, allowing the operator to conduct tasks in a more intuitive way. Experiments are executed to demonstrate the effectiveness of the proposed manipulation system, with its performance compared to conventional manipulative devices.     

Principle and experiment of vibrating suction method for wall-climbing robot

This paper presents a new suction method used for wall-climbing robots. The basic idea of this method is that the vacuum can be generated inside a suction cup attaching on a surface, if the suction cup is directly driven by a periodically vibrating force. In this paper, two types of vibrating forces are proposed, one in sinusoidal mode, and the another in square wave mode. Based on Bernoulli’s equation, it is found that the vacuum degree in the suction cup is mainly determined by two parameters of the vibrating forces, namely the amplitude and frequency. To verify the validity of the analyses, an experimental platform was developed, and a series of vibrating experiments were performed. The results indicate that the vibrating suction method can definitely produce continuous vacuum, and also verify the basic relationship between the vacuum degree and the two vibrating force parameters. The minimum average air pressure of the two vibrating modes were also compared. Finally, the feasibility of the vibrating suction method was basically testified on a caterpillar wall-climbing robot.     

基于VRML的空间并联机器人运动仿真优化

虚拟现实技术(VRML)经常被运用于机器人仿真,针对传统的并联机器人运动学反解运算量大所引发的仿真系统效率问题,采用VRML的IndexedLineSet节点,通过负载平台的运动学参数动态更新IndexedLineSet节点,并以该节点为基础解出导杆的位姿.通过JavaScript与VRML交互编程实现了6自由度机器人的运动仿真.结果证明,优化后的系统仿真效率相比于传统的方法有很大的提升.