基于ADAMS的输电线路移动机器人越障仿真

移动越障机构是输电线路移动机器人的基础,也是目前制约线路移动机器人发展的技术障碍之一.采用SolidWorks三维建模软件和ADAMS动力学仿真分析软件在虚拟环境中建立双臂移动机器人的仿真模型.通过避障路径规划生成运动仿真数据,在ADAMS虚拟环境中实现双臂移动机器人的稳定越障.仿真结果表明:双臂移动机器人的两臂交错滑移结构设计能够满足行走要求,且避障路径规划方法可行,仿真数据可为下一步双臂移动机器人物理样机的研制提供理论参考.     

基于虚拟传感器和脚本控制的移动机器人越障仿真

为了实现移动机器人越障运动过程的仿真，运用机械系统仿真软件ADAMS，构建虚拟传感器并编写脚本仿真程序。实例分析表明，基于脚该控制，可以完成复杂运动的仿真。通过三维动画既可以观察移动机器人越障运动过程，同时还可绘制仿真曲线，观察运动过程中可能出现的问题。     

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...     

基于眼到手视觉伺服的移动机器人模型预测控制

针对具有速度约束的移动机器人视觉轨迹跟踪问题,提出了一种基于LOQO内点法的模型预测控制方法;在眼到手框架下,首先建立了移动机器人误差模型,并对该误差模型进行离散化,给出了移动机器人视觉伺服跟踪的代价函数;同时考虑到实际中移动机器人存在速度约束问题,将代价函数的最小化问题转换为带输入约束的模型预测控制问题;然后采用障碍函数法将移动机器人的速度约束转化为等式约束并采用拉格朗日乘子法引入到代价函数中;进而,利用LOQO内点法求解具有速度约束的最小化问题,得到基于视觉的轨迹跟踪控制器;最后,通过仿真验证了所提算法的有效性和优越性.     

基于预测控制的非连续路段下移动机器人的轨迹跟踪

针对非连续路段下的轨迹跟踪问题,设计了基于观测型的预测控制器。首先建立了移动机器人的运动学模型,根据机器人的运动学模型得出了其位姿误差微分方程;然后在轨迹跟踪问题的基础上,设计了系统的观测模型,通过将预测控制器与系统的观测模型结合,设计了观测型预测控制器;最后再MATLAB环境下,利用本文所设计的控制器对移动机器人在非连续路段下的轨迹跟踪问题进行仿真,并将仿真结果与PID控制器控制的仿真结果进行对比,由仿真结果可以看出,本文所设计的控制器具有很好的鲁棒性、快速性及稳定性,可适用于移动机器人的轨迹跟踪的研究。     

履带腿式非结构环境移动机器人特性分析

针对非结构环境的特点,提出一种适用于非结构环境的新型履带腿移动机器人.这种移动机器人结构简洁,实用,具有很好的环境适应能力.本文主要分析该移动机器人在非结构环境下的斜坡行走、越障、跨沟、阶梯地形行走、自动复位等功能.􀁱 􀁽     

履带可变形机器人越障性能研究

将椭圆定理应用于履带机器人构型设计,研制了履带连续张紧且履带长度保持不变的履带可变形机器人.该机器人重心位置可以通过摆臂转动进行较大幅度的调节,具有较好的越障性能.为充分了解机器人的越障能力,对机器人跨越台阶和沟壑两种典型障碍的运动过程进行了分析.在机器人跨越障碍运动机理的基础上,对越障过程中的关键状态进行了运动学和动力学分析,根据实际情况,选择几何条件、打滑以及稳定性作为约束条件,得到了机器人能跨越的最大障碍的理论值.最后,建立机器人仿真平台,根据理论计算得到的障碍值,对攀爬台阶和跨越沟壑进行仿真实验,并进一步进行了样机实验,验证了机器人的越障能力.     

一种欠驱动移动机器人运动模式分析

介绍了一种欠驱动移动机器人的机械结构.分析了该欠驱动移动机器人在平地行进模式的特点,提出一种越障控制模式.在该越障控制模式中加入了障碍物高度计算算法,使得移动机器人在越障过程中的智能控制更加高效.利用VB编写控制程序人机界面,在移动机器人实物平台上进行了实验,实验结果证明了控制方法的有效性.     

基于改进PSO_LSSVM机械结构疲劳裂纹扩展预测

为了利用仿真技术研究智能车在行进时的实时测控过程, 先由法线法构建近似等距曲线作为仿真道路的边界; 再利用非线性规划给出了道路内满意矩形安全邻域的寻找方法; 通过道路边界变异, 构建了有障碍道路的仿真模型。整个过程形成了一套基于矩形安全邻域的智能车移动仿真方法, 并对智能车实时搜索矩形安全邻域及据之决策行进的过程进行了仿真。结果表明, 该方法可以实时规划智能车的行驶路线, 有效地应对突发行驶障碍等问题。     

多障碍环境中移动机器人的光滑轨迹规划

根据轮式移动机器人参数化轨迹生成模型,结合多障碍物结构化环境中障碍物的建模,把其和参数化轨迹规划模型融合,得到了具有一般性的多障碍物环境中轮式移动机器人光滑轨迹规划模型;并利用最优化控制原理,建立了任意性能指标下,多障碍物环境中最优参数化轨迹生成模型。结合数值求解方法,推导了多障碍物环境中参数化轨迹规划非线性求解模型的求解方法。最后通过仿真验证了参数化轨迹规划求解模型的正确性。     

超声电机参数摄动与广义预测控制

针对超声电机速度与驱动频率具有很强的非线性,理论建模困难,难以实现高精确控制的问题,采用辨识的方法建立了旋转行波超声电机的Hammerstein模型,并测量了该模型的参数摄动;针对电机参数在大范围内摄动,提出采用两步法广义预测控制方法,整定了广义预测控制算法的参数,并对超声电机两步法广义预测控制进行了稳定性分析和速度控制仿真。理论分析和仿真结果都表明,超声电机Hammerstein模型参数在大范围内摄动时,两步法广义预测控制器能够准确地跟踪速度设定值的变化,证明了超声电机广义预测控制的可行性,为超声电机高精度控制提供了控制模型和控制方法。     

基于广义预测控制的模型预测控制系统仿真软件设计

本文介绍了基于广义预测控制的模型预测控制(MPC)系统仿真软件的开发与实现过程。该软件包含了MACI、MAC、DMC、DDMC和GPC五种预测控制算法,可以用不同的方法实现对预测控制系统的综合性仿真以及控制器参数的调整。利用该软件可对模型预测控制系统的作用机理做进一步仿真分析,并有助于定性分析各种算法中设计参数对系统性能的影响以及不同算法之间的区别。     

移动机器人轨迹跟踪的参数自校正控制

根据移动机器人运动学模型,对两轮移动机器人的轨迹跟踪问题进行了研究。在动态反馈线性化的基础上,采用基于广义最小方差法实现参数的自校正并设计控制器,考虑到机器人的动力学约束,采取对移动机器人的线速度和角速度加以限制的控制策略,保证机器人的运动平滑。仿真结果表明了该方法的有效性和正确性。     

无线网络环境下移动机器人的控制策略研究

在移动机器人控制性能优化的研究中,针对无线控制网络中存在时延的情况,进行了控制器与补偿器的研究与设计.首先建立了移动机器人动力学模型,并针对模型设计离散反演控制器使移动机器人能够对给定信号进行跟踪.引入无线网络,进而分析网络时延对无线网络控制系统性能的影响,并针对网络时延利用预测控制算法设计控制序列预测补偿器,从而完成在时延存在的情况下仍然可以对移动机器人进行准确控制的无线移动机器人控制系统.仿真结果表明,设计的控制器与补偿器为无线网络环境下移动机器人的控制性能优化提供了参考.     

增广非最小状态空间法的稳定平台预测控制研究

针对传统的模型预测控制器鲁棒性较差及模糊PID控制系统比较复杂的问题,提出了利用增广非最小状态空间模型与模型预测控制相结合的稳定平台预测控制。建立了稳定平台广义被控对象的数学模型,以增广形式的非最小状态空间模型为基础,结合滚动时域控制原则和线性二次型最优控制,通过对稳定平台离散模型的非最小状态空间形式进行增广变换,给出了基于Laguerre函数的状态反馈增益矩阵算法,设计了增广非最小状态模型下的预测控制器,实现了对导向钻井稳定平台控制系统的仿真研究。仿真结果表明稳定平台预测控制系统可以很好地满足钻井工程对控制精度和动态特性的要求,而且对有时变性的盘阀摩擦干扰力矩及模型参数摄动具有较强的鲁棒性。     

一种新型轮腿式移动机器人的参数设计与实验研究

面向复杂未知环境探索作业对移动机器人的重大重要需求,借鉴3轮辐型轮腿越障能力强和弧形轮腿缓冲减振好的优势,提出一种新型轮腿式移动机器人.以攀爬楼梯为越障任务和设计目标,从静力学角度分析机器人轮腿与楼梯台阶不产生滑移的条件,得出机器人可跨越楼梯台阶的必要条件.从几何学角度规划一种机器人高效攀爬楼梯的轨迹,据此完成机器人轮腿结构的参数设计,并研究轮腿结构参数对机器人抗冲击能力和续航能力的影响规律.最后,通过软件仿真和爬楼梯实验验证上述工作的可行性和有效性.     

下肢假肢斜坡路况运动控制策略分析

为使下肢假肢在斜坡路况下配合人体健肢侧交互运动,在对下肢假肢穿戴者斜坡运动模式分析的基础上,制定针对斜坡路况的下肢运动轨迹规划方法,得到假肢膝关节的模拟运动轨迹.应用紧格式线性化方法解决下肢关节高度非线性问题的思路,采取无模型动态矩阵控制方法实现对模拟运动轨迹的追踪,结合反馈校正和滚动优化实现斜坡路况下膝关节角度的预测输出,并对控制系统的稳定性进行理论分析.仿真和运动控制平台的实验结果表明,假肢膝关节的斜坡运动轨迹可以紧紧跟随参考轨迹变化,假肢膝关节可与健肢侧协调平稳运动.     

机器人单足系统-沙土塑性接触力学建模及验证

为了更好地实现足式移动机器人在柔软流动性地面的仿真以及反馈控制,提出了机器人单足系统与沙土(柔性地面环境)接触力学的模型.该模型讨论并继承了部分经典土力学中极限承载力理论的假设条件,并加以拓展和深化,分别建立了机器人硬质足、柔性足与沙土环境的接触力学模型.与其他模型相比,该模型充分考虑了接触面和滑裂面的外形特征,且参数均为常用已测物理参数而不需要在线的辨识过程.设计、加工并搭建了机器人单足式移动平台,完成了单足系统移动平台与沙土环境准静态和动态冲击状态下的相互作用实验.实验和仿真预测结果的对比表明,预测结果与样本数据结果的总误差为8.97%,验证了塑性接触力学模型的准确性和预测足地接触变形时力学行为的有效性.     

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。     

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.