轮式移动机器人轨迹跟踪控制算法的研究

为解决轮式移动机器人平面运动控制问题,将平面几何理论应用于轨迹跟踪控制中。建立了机器人平面运动模型,并以此为基础研究了直线和圆弧的轨迹跟踪控制算法;提出了导航圆方法,将机器人实时位置信息和目标轨迹之间的角度偏差及位置偏差综合成一个角度,然后对该角度进行了PID调节;在实验中,将直线、圆弧轨迹跟踪算法实际运用于机器人的运动控制。研究结果表明,该算法能将机器人轨迹的偏差有效地控制在±1 cm以内。     

Research on algorithm of wheeled mobile robot's trajectory tracking control

为解决轮式移动机器人平面运动控制问题,将平面几何理论应用于轨迹跟踪控制中.建立了机器人平面运动模型,并以此为基础研究了直线和圆弧的轨迹跟踪控制算法;提出了导航圆方法,将机器人实时位置信息和目标轨迹之间的角度偏差及位置偏差综合成一个角度,然后对该角度进行了PID调节;在实验中,将直线、圆弧轨迹跟踪算法实际运用于机器人的运动控制.研究结果表明,该算法能将机器人轨迹的偏差有效地控制在±1 cm以内.     

采用改进模糊神经网络PID控制的移动机器人运动误差研究

移动机器人在复杂环境中运动,容易受到各种波形的干扰,导致移动机器人跟踪误差较大.对此,创建了移动机器人平面简图模型,建立移动机器人动力学方程式.在传统PID控制方法的基础上,设计了模糊神经网络PID控制方法.采用改进粒子群算法优化模糊神经网络PID控制参数,输出最优PID控制参数.采用Matlab软件对移动机器人跟踪误差进行仿真,并与传统PID控制方法进行比较和分析.仿真结果显示:在正弦波的干扰环境中运动,传统PID控制方法不能抑制外界环境的干扰,实际运动轨迹与理论运动轨迹偏差较大;而改进模糊神经网络PID控制方法能够抑制外界环境的干扰,实际运动轨迹与理论运动轨迹偏差较小.移动机器人控制系统采用改进模糊神经网络PID控制方法,能够在线调整PID控制器参数,控制精度较高.     

自主行驶设备PID三偏差导航控制系统建模分析

自主行驶设备随着定位与导航控制技术的发展而越来越多的被应用于环境恶劣的地下矿山开采、隧道挖掘等。在定位与导航技术研究基础之上,对导航控制器偏差反馈进行分析,为避免单一反馈控制的局限性,构建出三偏差反馈控制系统;基于此,设计出PID三偏差导航控制器控制模型,对其与模糊控制导航控制器进行对比分析;分析结果表明:PID三偏差导航控制器的导航控制模型正确,具有跟踪响应快,控制精度高的优点;在具有初始偏差及变车速情况下,导航控制器仍能保持稳定;在大偏差的情况下,模糊导航控制器具有较好的鲁棒性和稳定性;而在小偏差的情况下PID三偏差导航控制器具有较好的稳定性;而设备在地下巷道中自主运行时,其定位偏差不大,因此PID三偏差导航控制器更适合于地下无轨设备自主运行导航控制。     

全方位移动机器人模糊PID运动控制初探

全方位移动机器人以控制系统为核心。结合模糊控制与PID控制,研究了一种全方位移动机器人模糊PID运动控制系统。介绍全方位移动机器人的运动原理,分析模糊PID运动控制系统电机模型及控制器的设计方案,供相关人员借鉴参考。     

基于ROS平台机器人导航避障系统设计与开发

基于ROS工业机器人开源平台,应用C++语言进行了移动机器人导航避障系统的设计与开发。选用激光雷达作为位置传感器,融合视觉里程计、轮式里程计和IMU里程计三大里程计数据,采用传统定位与SLAM算法创建地图,应用AMCL算法准确确定移动机器人位置;对移动机器人使用A~*算法进行全局路径规划、DWA算法进行局部路径规划,并且使用模糊BUG2算法作为核心算法实现局部避障器融入ROS规划系统中,应用C++语言开发程序,在移动机器人Robotino在地图上的两个点进行导航和避障测试。结果表明,只要合理设置机器人和障碍物之间相对运动速度,机器人可以规划出一条躲避缓慢移动障碍物、全局较优路径。     

轮式移动机器人的模糊轨迹跟踪控制

文章针对实际的轮式移动机器人轨迹跟踪控制问题提出了一种解决方法。利用模糊控制器实现对移动机器人的轨迹控制,并进行了计算机仿真和实际的轮式移动机器人的轨迹控制实验,将控制效果与传统的PID控制器的控制结果进行比较,结果表明了模糊控制在机器人轨迹跟踪问题上具有很好的性能。     

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。     

基于智能PID算法的爬壁机器人位置伺服控制方法

针对爬壁机器人实际与理想作业位置偏差过大的问题,提出了基于智能PID算法的爬壁机器人位置伺服控制方法。通过分析爬壁机器人的运动状态,构建爬壁机器人的运动学模型,获取爬壁机器人的运动规律和其位姿变化特征。运用智能PID算法对爬壁机器人的位置实施伺服控制,利用遗传算法不断调节机器人控制参数,得到最佳适应度函数,生成全局最优的PID控制参数。根据爬壁机器人运动状态得出控制终止条件,获取最终的位置伺服控制结果,实现爬壁机器人位置伺服控制。实验结果表明,所提方法的位置伺服控制稳定性较好,能够有效提高位置伺服控制精度,增强抗干扰性。     

基于双DSPs架构的移动机器人运动控制系统的设计

为了提高移动机器人的运动性能,以全向轮移动平台作为机器人的运动机构,设计了一种基于双DSPs架构的移动机器人运动控制系统,系统硬件电路简洁、集成度高;轮速控制使用模糊自适应PID算法,实现了PID参数的自动整定,较好地实现了全向轮的速度控制.实验证明移动机器人运动快速灵活、可控性强.     

基于农业仓库物流搬运机器人控制算法分析与研究

在现代化农业仓库物流搬运产业布局中,通过移动机器人取代人来实现产业升级是一条必由之路。针对移动机器人在复杂工作环境下导航定位及避障运动问题,本文主要研究了相关的控制算法。首先,介绍了移动机器人网络控制系统平台的架构,并对经典双轮差动模型进行了简要分析;其次,通过对激光雷达数据的数学建模,实现了对于机器人工作环境中几何特征的提取算法,并据此实现了地图的自主创建以及通过地图匹配的方式来实现导航定位;最后,提出一种最优化模糊逻辑避障算法用于实现移动机器人的运动避障。所述算法的有效性均通过机器人仿真环境的验证。     

机器人关节滑模变结构的位置控制

为了使机器人关节有良好的静态特性,并具有一定的抗干扰能力,提出了一种由力矩电机和谐波减速机组成的机器人关节,采用指数趋近律的滑模变结构和模糊自适应滑模控制对机器人关节进行了位置控制,通过对机器人单关节Simulink建模仿真比较,结果表明,模糊自适应滑模控制大大减轻了指数趋近律滑模控制的抖振问题,其稳态精度达到了9×10-5rad;且与PID控制相比较,其响应速度快;在受高斯扰动时,采用模糊自适应滑模控制的关节发生的角度偏差整整比PID控制小10倍。仿真结果表明,滑模控制在机器人关节控制中精度高,响应速度快,具有一定的鲁棒性能。     

模糊控制在可逆式四辊轧机液压AGC系统中的应用

为了进一步提高四辊轧机液压AGC系统的厚度控制精度,将传统的PID控制与模糊控制相结合,设计了一种参数自调节的模糊自适应PID控制器。该控制器通过分析偏差和偏差变化率,利用模糊逻辑实现PID参数在线自动调节。经MATLAB仿真表明,其控制效果优于传统的PID控制,具有良好的动、静态特性及较强鲁棒性。     

位置不确定下移动机器人自主抓取方法

往返取物递送移动机器人在入位定点抓取物体时,自身重复定位的不确定性将影响抓取准确性。为此提出一种克服位置不确定性的移动机器人物体抓取新方法。通过机器人体外定点位置深度视觉传感器与机器人手臂系统的关系标定,基于机器人本体激光传感器数据采用迭代最近点算法补偿机器人位置偏差,基于顶抓策略简化描述抓取位姿。通过待抓物识别与定位、确定抓取姿态以及机械臂运动规划等过程,实现了对平整支撑面上形状规则物体的自主抓取。在移动机器人往返取物作业场景下,实验验证了该方法可以显著提升物体抓取的成功率。     

基于轮式移动机器人的智能控制系统的研制

以移动机器人跟踪控制和路径规划为目的,提出一种移动机器人运动的控制方法。以三轮差动转向式移动机器人作为研究对象,建立运动学和航位数学模型。通过对移动机构、直流伺服电机和传感系统的分析,建立了移动机器人的控制系统模型。设计了基于AVR微控制器(AT90S8535)的二级控制系统,对机器人的速度位置控制采用了PID算法。实验结果表明,该系统有很好的实时性和一定的鲁棒性,实现了对移动机器人快速、实时、准确的控制。     

移动机器人弯曲角焊缝跟踪预测模糊控制器设计

研究以旋转电弧作为传感器、采用轮式移动机器人对弯曲角焊缝进行跟踪焊接的控制方法.设计预测模糊控制器控制小车转弯,并在转弯过程中使车轮与横向滑块协调动作,实现对弯曲角焊缝的平滑跟踪.该控制器采用焊枪偏差和倾角信息获得车体运动方向和焊缝走向之间的角度偏差,采用线性化模型预测焊枪下一点的位置,采用加权最小二乘方法预测焊缝下一点位置,采用模糊理论实现小车转弯时车轮和横向滑块的协调控制.利用试验对常规模糊控制器和所提出的预测模糊控制器进行比较,发现所提出的控制方法具有更好的控制效果和跟踪精度.     

卡尔曼滤波器在移动机器人自主定位中的应用(英文)

自主定位是移动机器人的基本性能,但移动机器人最优的定位信息需要综合考虑所携带的各类传感器数据,故如何有效融合这些数据是自主定位的难点。卡尔曼滤波器是实现不同信息融合的工具,可有效减少定位过程中机器人的位置和角度误差,因此在机器人定位、导航、后跟踪、运动控制、评估、预测等方面得到了广泛应用。本文阐述了卡尔曼滤波器的基本原理,建立了一个基于多传感器移动机器人的简易数学模型,并通过仿真实现了目标定位的基本功能,结果验证了卡尔曼滤波器自主定位移动机器人的可行性。     

基于ZigBee技术的家庭服务机器人定位问题研究

家庭服务机器人的自主导航技术是机器人研究的前沿和关键问题,而定位是移动机器人导航的基础.为了实现家庭服务机器人的定位,本文构建了基于ZigBee技术的无线传感器网络系统,研究了基于RSSI的无线传感器网络定位方法,家庭服务机器人作为无线定位系统中的盲节点,收集邻近参考节点的坐标和RSSI值,通过CC2431定位引擎计算出自身的坐标,从而实现了移动机器人的无线定位.测试实验表明,该节点的定位误差在±0.50m范围内,能够满足移动式家庭服务机器人导航的应用要求.     

整体叶轮机器人研磨柔顺控制研究

针对目前整体叶轮人力手工研磨过程中研磨品质差、出产周期长、工人健康危害大等问题,开发了一套基于六自由度库卡工业机器人的自动研磨控制系统.机器人末端夹持气动磨机贴合整体叶轮表面,利用六维力传感器反馈受力情况,结合在线恒力控制算法搭建复杂曲面机器人研磨恒力控制系统.根据机器人运动学理论,对机器人研磨过程中末端加工工具重力干扰进行补偿;建立机器人力/位置混合柔顺控制策略,采用传统PID控制策略进行基础力控制,采用模糊自适应PID控制策略进行优化力控制实现机器人自动研磨.对整体叶轮进行研磨实验,结果表明模糊自适应PID控制算法可以有效的实现机器人的柔顺控制,保持研磨过程接触力在有效范围内.