三轮全向移动机器人的研究与设计

为了提高机器人运动控制的精度和机器人智能化的程度,基于传统机器人和移动机器人的优缺点的比较,通过对三轮全向机器人的硬件结构和运动学分析,得出了三轮全向移动机器人的运动控制模型,并结合移动机器人分布式结构的特点设计了一种三轮全向机器人的软件模型.通过对三轮全向移动机器人进行实际运动控制测试,校正了三轮移动机器人的运动学方程,有效的验证了软件模型的正确合理性,提高了移动机器人的运动效果.     

移动机器人的Android远程控制终端软件设计

针对移动机器人设计了基于Android平台的远程控制终端软件,利用Wi-Fi实现控制终端和移动机器人的无线通信。移动机器人带有基于惯性传感器和和里程计的惯性定位系统。机器人把自身惯性定位测得的位置参数传回给控制终端,通过在控制终端平板电脑上可以看到移动机器人所处的位置,并对机器人的动作发出指令,实现对移动机器人的远程监测与控制。实验结果表明,该远程控制终端能对移动机器人进行位置显示和有效控制。     

一种多模式全向移动机器人攀爬楼梯的步态

针对移动机器人在户外运动中所遇到的台阶、楼梯等复杂地形,设计了一种可攀爬楼梯的多模式全向移动机器人。通过切换运动模态,该机器人既能像传统移动机器人一样快速移动,又具备了足式机器人的越障能力。首先,分析并构建了多模式全向移动机器人的运动学模型;其次,研究了该机器人越障能力和质心位置之间的关系并计算了该机器人可以翻越台阶的...     

无路标环境下遥操作机器人SLAM系统

为了提高遥操作机器人的实用性和高效性,设计与开发了一种基于无线网络的无路标未知环境下探索移动机器人系统,其包括移动机器人子系统和机器人远程状态监视子系统.根据机器人功能需求,提出一种多控制器协作及多传感器信息融合的移动机器人硬件结构.利用机器人实时定位和激光测距扫描的能力,提出了一种改进的VFH算法,进行机器人自主局部路径规划.机器人远程状态监视子系统通过无线网络设定机器人的目标点,实时监视机器人状态,并绘制机器人所探索的环境地图.实验表明,开发的探索移动机器人系统具备了在未知环境探索的能力.     

履带式移动机器人轨迹跟踪研究

详细分析了履带式移动机器人的受力特点,提出了一种适宜进行控制器设计的履带移动机器人模型.根据履带式移动机器人动力学模型和运动学模型,设计了机器人的轨迹跟踪控制器.利用Lyapunov稳定判据证明控制器的全局稳定性.在控制器的设计中考虑了履带一地面作用,引入参数对其描述.考虑到机器人动力学约束,引入机器人速度、加速度控制策略以保证机器人运动平滑.仿真实验验证了该方法的有效性和全局收敛.     

多传感器信息融合伺服的移动机器人快速跟随

针对移动机器人快速跟随任务的需要,采取了多传感器信息融合的伺服控制,用双目摄像机对移动机器人进行视觉导航,利用激光雷达和超声波传感器完成移动机器人的避障设计,通过位于机器人轮部的光电编码器反馈信息处理实现机器人的自定位,语音交互和手势交互共同完成移动机器人的人机交互,制定了移动机器人快速跟随整体策略并提出了软硬件系统集成方案.在实验环境中通过实验和实践表明了移动机器人能够快速顺利的完成跟随任务.     

基于ROS的移动机器人平台系统设计

ROS是一个开源机器人操作系统。通过对机器人操作系统的研究,首先介绍了ROS系统框架和结构特点,其次提出了在ROS环境下搭建移动机器人平台的方法,并介绍了移动机器人系统的硬件平台,最后阐述了移动机器人各个功能模块。该移动机器人可以根据事先确定的任务自主进行全局路径规划,同时不断感知周围的局部环境信息,对ROS的应用有着重要的意义。     

移动机器人技术研究现状与未来

本文综述了智能移动机器人技术的历史、研究现状及未来展望．对移动机器人的导 航和定位、多传感器融合等技术进行了较为详细的分析，指出了优点与不足．同时对仿生机 器人、多机器人系统与机器人足球等移动机器人技术，做了进一步的分析．     

移动机器人虚拟仿真平台设计与实现

机器人的三维仿真在机器人的研究中起着重要作用,论文以实验室中的移动机器人为背景,利用3D Studio Max建立了该移动机器人的三维实体模型(3DS模型),然后以VC++6.0为开发工具,利用C++编程功能,并调用OpenGL函数,实现机器人模型在编译环境下的重绘;而且根据移动机器人在指定路径下的运动学坐标变化,给出控制移动机器人的运动的方法;文中创建的虚拟实验环境为研究机器人提供了一个生动形象的仿真平台,为进一步研究移动机器人控制算法和路径规划创造了条件。     

轮式移动机器人曲线行走控制的实现

从实用的角度出发,对轮式移动机器人沿曲线轨迹行走的控制进行了研究。设计了电机伺服控制系统和定位模块来实现机器人的运动控制系统功能,并基于移动机器人动力学模型设计了稳定有效的曲线行走控制算法。机器人沿抛物线和椭圆轨迹行走的实验结果表明,移动机器人曲线行走控制的硬件结构和软件功能是可行实用的,该户外轮式移动机器人运动控制系统的结构设计和功能设计符合实用要求,具有一定的应用价值。     

基于模糊控制的移动机器人视觉反馈跟踪

探讨视觉空间下非完整移动机器人的跟踪问题。在不校准摄像机视觉参数的前提下,提出一种利用视觉反馈信息设计非完整移动机器人轨迹跟踪的模糊控制方法。其模糊控制使用Mamdani推理机,包含if-then规则和重心法,对线速度和角速度进行控制。仿真结果证明了该方法的有效性。     

Bounded controllers for global path tracking control of unicycle-type mobile robots

This paper presents a design of bounded controllers with a predetermined bound for global path tracking control of unicycle-type mobile robots at the torque level. A new one-step ahead backstepping method is first introduced. The heading angle and linear velocity of the robots are then considered as immediate controls to force the position of the robots to globally and asymptotically track its reference path. These immediate controls are designed based on the one-step ahead backstepping method to yield bounded control laws. Next, the one-step ahead backstepping method is applied again to design bounded control torques of the robots with a pre-specified bound. The proposed control design ensures global asymptotical and local exponential convergence of the position and orientation tracking errors to zero, and bounded torques driving the robots. Experimental results on a Khepera mobile robot verify the proposed control controller.     

控制受限的移动机器人鲁棒跟踪控制器设计

研究了非完整移动机器人动力学模型中带有参数不确定和控制受限的鲁棒轨迹跟踪控 制器的设计问题.在建立移动机器人的全动态误差模型的基础上,应用滚动时域控制(RHC)和线 性矩阵不等式(LMIs)方法,设计了鲁棒跟踪控制器,在满足非完整和控制约束的条件下,实现了 机器人位置,导向角以及速度的同时渐近跟踪.系统稳定性的充分条件以LMI的形式给出.仿真 结果验证了提出方法的可行性和有效性.     

移动机器人视觉伺服镇定quasi-min-max预测控制

针对受限移动机器人视觉伺服系统,提出一种移动机器人视觉伺服镇定准最小最大模型预测控制策略. 基于移动机器人视觉伺服镇定误差模型,建立移动机器人视觉伺服线性参数时变预测模型,进而引入准最小最大策略,设计移动机器人视觉伺服镇定模型预测控制器.与传统视觉伺服预测控制器相比,所提控制器只需求解线性矩阵不等式表示的凸优化问题,降低了视觉伺服预测控制器的计算耗时,同时保证了闭环视觉伺服系统的渐近稳定性.仿真结果验证了所提出策略的有效性和在计算效率上的优越性.     

地图构建中动态障碍干扰滤除的一种方法

在移动机器人环境建图中,动态障碍物的存在直接影响传感器的读数,导致产生不一致的环境地图,因此,移动机器人构建地图必须滤除动态障碍物干扰。采用直线插补的方法在先前的局部图上搜寻机器人与目标点之间是否存在障碍物,若存在障碍,则可判定该障碍物已移走(即为动态障碍),应该予以滤除。实验结果证明,该方法能在建图过程中有效地滤除动态障碍,并能有效减少静态障碍物探测的误差累积,算法复杂度小。     

Point stabilization of mobile robots via state-space exact feedback linearization

In this paper, we solve the point stabilization of mobile robots via state-space exact feedback linearization. The state-space exact feedback linearization has not been possible in the past for the point stabilization of mobile robots due to the restricted mobility caused by nonholonomic constraints. Under some proposed coordinates, however, the point stabilization problem can be exactly transformed into the problem of controlling a linear time-invariant system. Thus, using well-established linear control theory, the point stabilization of robots can be easily formulated.     

动态滑模控制及其在移动机器人输出跟踪中的应用

针对轮式移动机器人的输出跟踪问题,提出一种动态滑模控制方法,首先给出机器人的动力学简化模型,然后将其分解成两个低阶子系统,并给出其输出跟踪的动态滑模控制器设计方法,仿真试验表明该方法能明显地削弱滑模控制系统的抖振。     

双参考点切换的多移动机器人队形运动控制方法

为描述机器人队列的运动过程,从相对位姿的角度定义了多移动机器人的队形模型.在传统leader-following队形控制的基础上,引入切换控制思想,每对领路机器人与跟随机器人之间设计3个控制器,对应跟随机器人中轴线上两参考点分别设计两个运动子控制器,控制领路机器人与跟随机器人之间的相对位姿;切换控制器根据系统处于平衡状态时,跟随机器人线速度的符号切换运动控制器,从而保证队列收敛到目标队形.仿真实验结果表明,机器人队列表现出良好的整体一致性,队列运动更加平稳.     

非完整移动机器人轨迹跟踪自适应控制器设计

针对轮式移动机器人的非完整运动学模型,将自适应反演控制技术和李亚普诺夫稳定性理论应用于机器人轨迹跟踪控制,设计了具有全局渐近稳定性的自适应轨迹跟踪控制器,并在Matlab环境下实现了移动机器人对直线和椭圆2种轨迹追踪的仿真实验.实验表明:该控制方法在轨迹跟踪控制中有较好的航向跟踪效果,对机器人非完整系统模型的非线性特性...     

非完整移动机器人的轨迹跟踪控制

讨论基于运动学模型的非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题。在一定的假设条件下实现了全局指数跟踪，该假设允许参考模型角速度和平移速度均趋于零，并将该方法推广到 动力学模型。仿真例子证明了该方法的有效性。