基于ROS的开源移动机器人系统设计

针对当前研究室内环境同时定位与地图构建(SLAM)中所用机器人成本高等问题,对机器人操作系统(ROS)进行了研究,以开源卡片式电脑树莓派2B为核心搭建了开源移动机器人硬件平台,利用ROS的分布式处理框架进行了系统软件的开发,设计了一种低成本、高性能的开源移动机器人系统以开展SLAM等方面的研究,并开展了详细的性能测试。实验结果表明,该移动机器人系统不仅设计方案可行,实现了把机器人平台节点信息无线传输到服务器节点并能远程控制机器人进行精确移动,还具有成本低、性能高和易扩展等特点。     

基于RAM和μC/OS-Ⅱ的嵌入式移动机器人平台设计

分析了传统移动机器人系统存在的缺点,基于当前对移动机器人功能要求的提高,提出了一种基于ARM和μC/OS-Ⅱ的移动机器人系统,给出了功能设计、结构设计、硬件设计、软件设计的系统设计过程.该机器人平台具有层次化、模块化、结构化、易扩展、可移植、可定制、硬件体积小、功耗低、实时性强、可靠性高等优点.同时经过简单的硬件调整和软件定制,就能适用于保安机器人、排爆机器人、导游机器人、娱乐机器人、家庭服务机器人等不同的移动机器人平台.     

基于万向轮系全方位移动机器人运动学分析

机器人的运动学模型对于实现移动机器人运动控制的重要性不言而喻,它涉及机器人各关节或部件的位置和变化。简单的介绍了全方位移动机器人,然后以万向轮系全方位移动机器人为研究对象,建立机器人的运动学模型,为机器人的运动规划与控制奠定一个良好的基础。     

可爬楼梯的移动机器人研究

机器人的发展日新月异,其应用越来越广泛,几乎渗透到所有领域。移动机器人是机器人学中的一个重要分支。论述了移动机器人的发展现状,对可爬楼梯的移动机器人进行了分析研究,得出机器人能够爬越楼梯时楼梯参数必须满足的条件。最后对地面移动机器人在楼梯上的力学性能进行了分析。     

基于仙知SRC 的顶升式搬运机人——物流领域的智能搬运利器

上海仙知机器人科技有限公司,是一家以移动机器人控制与调度为核心的高新技术企业。作为一站式移动机器人方案专家,仙知机器人掌握了具有自主知识产权的移动机器人核心技术,并在工业自动化领域内拥有丰富的项目经验。仙知机器人致力于服务各行业集成商,并为其提供包括移动机器人控制、调度与信息管理在内的一站式移动机器人解决方案。     

户外自主移动机器人体系结构与控制系统研究概况

论述了当今户外自主移动机器人体系结构与控制系统研究在国内外的发展概况，并从移动机器人体系结构、定位导航和避障技术、视觉信息的实时处理技术、多传感器信息融合技术、路径规划与机器人控制技术等方面对户外移动机器人的关键技术进行了介绍。     

球—轮复合可变形机器人的结构设计与分析

设计一种将球形机器人与轮式机器人运动特点相结合的可变形移动机器人。该移动机器人可以适应多种复杂的地形环境,自身几何形状发生变化以实现球形和轮式机器人互换。球—轮复合型移动机器人的机构系统由可变形球壳、球体推进装置和轮式驱动装置组成。通过对可变形球壳的拉伸和收缩实现球形和轮式机器人之间的角色交换。运用理论推导和参数优化等方法对球—轮复合型移动机器人中的变形球壳、车轮、和驱动重摆的结构尺寸进行分析,并通过仿真试验验证了机构尺寸参数选择的合理性,为该复合型移动机器人的机构设计提供了理论依据。最后通过实物试验验证,证实了该移动机器人实现的可行性。     

电子部科学技术进步奖专栏

机器人行动规划理论及其控制技术 (1993年度一等奖) 机器人行动规划理论及其控制技术项目是研究智能移动机器人的智能技术,为未来的智能机器人提供关键技术,如规划、决策和体系结构,视觉处理和环境建模,自动驾驶和导航技术,人机交互技术。并把上述技术先后分别集成在THMR-Ⅰ和THMR-Ⅱ移动机器人上,移动机器人具有执行规划结果、进行视觉导航、超声导航、躲避障碍、跟踪目标和无碰撞搜索目标等功能。同时还带有临场人机交互功能。移动机器人最大车     

全方位移动机器人动力学研究

动力学是全方位移动机器人运动控制和导航定位研究的基础,但建立精确动力学模型较为困难。以四轮正交驱动全方位移动机器人为研究对象,探讨拉格朗日法求解移动机器人动力学模型可靠性,通过MATLAB/Simulink仿真和在实验室环境下样机测试来分析驱动力矩和机器人速度、加速度运行参数关系,进而验证该方法的正确性。从仿真曲线和实验数据可分析出机器人运动特性与机械结构关系,可为其他形式移动机器人的动力学研究提供参考。     

嵌入式智能移动机器人控制系统的开发与研究

以移动机器人为研究对象,设计了以PC/104嵌入式模块为主控制器的控制系统,实现了扩展板、电源转换、电机驱动、感知、人机交互等功能;并对无线通信技术进行了研究,实现了移动机器人的无线遥控和无线串口通信;通过实验对移动机器人进行了整体调试,调试结果表明机器人运行稳定可靠,达到了预期效果。     

大视场室内移动机器人高精度动态定位方法

高精度室内定位是移动机器人实现自主导航、运动控制和协同作业等任务的前提条件.利用单目视觉定位原理,提出了一种针对大视场的室内移动机器人绝对定位方法.该方法适用于室内多移动机器人同步动态定位,解决了大视场环境下多相机非线性标定和视场融合问题,相机标定精度提高了52.6％.为提高移动机器人动态定位精度,设计了基于光信标的高...     

一种大型复杂构件加工新模式及新装备探讨

大型复杂构件是航空航天、能源、船舶等领域装备的核心结构件，此类构件通常具有尺寸大、形状复杂、刚性弱等特点。传统“分体离线加工-在线检测”模式存在工艺不稳定、过程复杂、柔性差、周期长等问题，以龙门式多轴数控机床加工为代表的“包容式”加工模式，难以适应大型复杂构件的高效高质量加工制造需求。提出一种基于移动式和吸附式机器人的多机协同原位加工新模式，通过多机器人系统自主寻位、精确定位加工与加工质量原位检测，实现大型复杂构件多安装面并行铣削、制孔与打磨等作业。多机器人系统包括移动式混联机器人、吸附式并联机器人、移动式串联铣削机器人、移动式双臂加工机器人和移动式打磨机器人。构建多机协同原位加工模式，需要揭示多机器人协同原位加工行为与大型弱刚性结构件质量控制的交互机理，面临着本体、测量、工艺和集成四个方面的挑战，需要设计高灵活、高刚度的移动式和吸附式加工机器人，解决移动机器人自主准确寻位和超大结构件原位高精检测难题，攻克加工变形误差在线补偿和振动抑制技术，通过集成实现多机协同高效高精加工，为大型复杂构件的高效高质量制造提供创新技术及装备，并实现此类构件制造核心技术及装备自主可控。     

移动机器人里程计非系统误差不确定性分析方法

移动机器人里程计非系统误差建模是研究移动机器人定位问题的基础。现有的移动机器人里程计非系统误差建模方法多数针对某一种驱动类型移动机器人设计,运动过程中缺乏对里程计累计误差的实时反馈补偿功能,经过长距离运动过程定位精度大幅度降低。基于此,针对同步驱动和差动驱动轮式移动机器人平台提出一种通用的里程计非系统误差建模方法。在假设机器人运动路径近似弧线基础上,依据里程计误差传播规律推导非系统误差与里程计过程输入量之间的近似函数关系,进而对移动机器人位姿跟踪过程中产生的里程计累计误差给予实时反馈补偿。里程计非系统误差建模前后定位过程的对比试验表明,这种非系统误差实时补偿方法有效地减少了移动机器人导航过程中产生的里程计累计误差,提高了定位精度。     

油气管道中智能机器人跟踪定位关键技术综述

国民经济的持续快速发展对于油气供给提出了更大的需求。油气资源主要依靠管道进行运输,为保证管道运输安全可靠,需定期使用智能机器人对其进行检测。检测过程中要对智能机器人进行跟踪定位以确保知道管道内机器人的实时位置、状态,特别是发生故障如卡堵时的位置。油气管道通常为长距离管道,跟踪定位方式只能采用无缆或无线方式,其中极低频信号对于金属介质等具有良好穿透能力的特点特别适合于管道内智能机器人的跟踪定位。基于极低频磁技术的跟踪定位问题,本质上可以归纳为微弱磁信号的高分辨率探测和微弱瞬态磁信号的实时(快速)检测这两方面的问题。本文总结了油气管道中智能机器人的跟踪定位技术,介绍了国内外基于极低频技术的智能机器人跟踪定位装置;重点阐述了高分辨率磁传感器、微弱瞬态信号实时检测算法两项关键技术的研究现状,并介绍了基于极低频磁信号发射与接收的智能机器人跟踪定位系统的现有工作及未来展望。     

基于ROS和激光雷达的室内移动机器人定位和导航系统设计与实现

根据自主运动机器人的室内定位需求,设计并实现基于机器人操作系统ROS和激光雷达的室内移动机器人定位和导航系统。机器人系统采用树莓派控制器作为控制核心平台,利用激光雷达采集环境信息,在ROS分布式框架下进行软件算法的开发,实现基于扫描匹配算法的SLAM功能、基于最优路径算法路径规划以及基于粒子滤波算法的导航功能。理论仿真及实验实测结果表明,系统可构建精度较高的环境地图,并对机器人进行定位,有效完成室内定位和导航任务,具有低成本、开源、模块化、易于拓展等优点。     

基于PF算法的移动机器人定位研究

针对移动机器人的智能化要求,提出了一种应用粒子滤波（PF）进行机器人定位的方法。通过分析激光雷达的识别观测模型和履带式机器人本体的运动特点,建立基于最优贝叶斯估计的PF位姿估计算法框架,避免了传统EKF定位算法在非线性系统应用中需要近似线性化、求取复杂雅克比矩阵等问题。在搭建的室内平台上进行了现场定位实验,结果表明该算法定位准确、稳定,具有更广泛的适应性。     

多移动机器人协同模式及其倾翻稳定性研究

针对山地果园单个移动机器人爬坡能力不足及稳定性差等问题，提出了一种多移动机器人协同操作的方法。在原有六足机器人结构的基础上增加了用于多机协同操作的连接件，得到了用于多机协同操作的机器人单体。将3个六足机器人单体通过协同操作得到了3种典型协同模式：串行模式、并行模式、三角模式。最后采用稳定锥法对足式移动机器人系统的单体模式及3种典型协同模式在6种典型地形情况下的静态、动态稳定性分别进行了分析。理论分析及仿真实验结果表明：3种典型协同模式间可进行两两切换；在6种典型地形情况下，通过多机协同操作及协同模式切换的方式可提高足式机器人系统的稳定性。     

基于激光传感器的多移动机器人位姿测量系统

为机器人准确定位设计了一个基于激光传感器的移动机器人位姿测量系统。测量系统用激光传感器扫描区域内的以矩形为标识的机器人,将测量数据传输到计算机上,通过数据处理软件进行数据处理,提取属于机器人的特征,同时结合机器人前一时刻的位姿,实时计算机器人当前位姿。实验结果表明,此系统能迅速识别机器人,并准确地确定每个机器人位置和姿态,通过网络向机器人发送其位姿数据,实现多移动机器人的精确定位。     

基于微小型移动机器人的微操作系统

提出一种新颖的基于宏/微双重驱动微小型移动机器人的微操作系统.机器人在宏运动状态下为典型的轮式机器人,在微运动状态下为尺蠖运动机器人.将集成微夹持器的微操作器安装在机器人移动定位平台上用于实现微操作任务.为了自动导航机器人完成微操作任务,设计外部智能视觉系统.视觉系统分为全局视觉与显微视觉两个子部分,机器人在全局视觉的导航控制下以宏运动状态实现大范围的粗定位,并使机器人微夹持器末端准确地进入显微镜视场.在显微视觉的导航控制下以微运动状态实现小范围、高精度的精定位,并完成微操作任务.试验表明,提出的基于微小型移动机器人的微操作系统能够成功地实现微小零件的夹取与装配.     

Human-tracking strategies for a six-legged rescue robot based on distance and view

Human tracking is an important issue for intelligent robotic control and can be used in many scenarios, such as robotic services and human-robot cooperation. Most of current human-tracking methods are targeted for mobile/tracked robots, but few of them can be used for legged robots. Two novel human-tracking strategies, view priority strategy and distance priority strategy, are proposed specially for legged robots, which enable them to track humans in various complex terrains. View priority strategy focuses on keeping humans in its view angle arrange with priority, while its counterpart, distance priority strategy, focuses on keeping human at a reasonable distance with priority. To evaluate these strategies, two indexes(average and minimum tracking capability) are defined. With the help of these indexes, the view priority strategy shows advantages compared with distance priority strategy. The optimization is done in terms of these indexes, which let the robot has maximum tracking capability. The simulation results show that the robot can track humans with different curves like square, circular, sine and screw paths. Two novel control strategies are proposed which specially concerning legged robot characteristics to solve human tracking problems more efficiently in rescue circumstances.