基于ROS和全向舵轮驱动的移动机器人系统设计

本文设计了一种基于机器人操作系统(ROS)和EtherCAT的双舵轮全向移动机器人控制系统.首先建立双舵轮对角驱动移动机器人运动学模型;采用Xenomai实时内核和IgHEtherCAT主站技术设计机器人底层驱动;在ROS平台下,以move_base为核心设计机器人导航规划层,导航数据源由惯性测量单元、编码器和激光雷达...     

全地形移动机器人车身结构分析与优化

为了提高全地形移动机器人车身结构的力学性能,提出了一种结合多体动力学、有限元分析与正交试验的优化方法.针对全地形移动机器人的满载弯曲和扭转工况,利用多体动力学分析获得了该移动机器人车身在运动中所受的外部载荷,并结合有限元分析获得了车身结构的动态力学性能参数,以验证极限工况下车身结构的力学性能.基于四因素三水平正交试验,...     

基于激光测距技术的复杂边坡角测量方法

为了解决复杂边坡角度的测量问题,提出了激光测距技术的测量方法,运用三角函数的基本原理,建立了复杂边坡角度测量函数模型,并对于露天矿及公路高大不规则边坡进行了实际测量,得到了对应的边坡角度,与实际边坡角度对比,验证了该测角方法的可靠性,结果表明：激光测距技术应用在复杂边坡角度的测量上,能够很好的保证测量结果的准确性.     

基于Matlab的轮式移动机器人仿真

根据移动机器人运动学模型和运动控制系统方框图,针对各环节给出了移动机器人轨迹跟踪问题仿真算法,并通过仿真实例给出该仿真算法的有效性。     

基于ROS的轮式移动机器人系统研究

本文目标旨在对一个基于ROS的移动机器人系统进行研究,利用ROS机器人操作系统来完成软件框架的功能实现。利用激光雷达传感器完成室内的地图构建和导航,这是一个具有实际应用价值的移动机器人平台,提供了一个标准的开放的移动机器人研究平台。     

基于FPGA延迟线插入法的半导体激光测距

为了提高系统的集成度,同时兼顾精度,介绍用FPGA延迟线插入法采实现较高精度的脉冲激光测时、测距的原理和技术途径.FPGA延迟线插入法是在直接计数法的基础上,采用FPGA内部延时单元将时间间隔转化为数字量,经高速锁存器锁存后得到代表延时信息的温度计编码值来实现高分辨率的时间测量.提出了一种实用的高速时钟下(400 MHz)延迟线延时信息的锁存方法,并设计了FPGA时间数字转换电路及其延迟单元时间测量电路.测试结果表明,FPGA延迟线插入法可以将单点时间分辨率提高到80 ps,多次测量可达40 ps,对应距离分辨率为毫米级.将其应用于脉冲激光测距系统,进行了测距实验研究,给出了实验数据和测量误差分析,最终得到±10 cm的测距精度.     

一种基于相位测量的激光测距方法

提出了一种快速、高精度的相位式激光测距方法。采用带有独立电路的内、外光路替代传统机械转换光路的方法,提高了测量速率。采用双发射频率,既扩大了量程,又保证了测量精度要求。使用单片机、复杂可编程逻辑器件CPLD进行数据处理与逻辑控制,简化了电路设计,提高了系统的稳定性。实验测量速率达到5Hz,测距精度3σ小于65．7mm,稳定度3ε小于6．6mm。     

基于Kinect传感器的移动机器人环境检测及行为学习

研究了一种基于深度图像和强化学习算法的移动机器人导航行为学习方法。该方法利用机器人装配的Kinect传感器检测工作环境信息,然后对获取的深度图像数据和视频图像进行处理、融合和识别,并由此构建机器人任务学习的状态空间,最终利用强化学习方法实现移动机器人的导航任务的自学习。该方法的有效性通过实验得到验证。实验表明,该方法能够使机器入具有较强的环境感知能力,并能够通过自学习的方式掌握行为能力。     

基于时幅转换插入法的脉冲激光测距

针对传统脉冲激光测距直接计数法精度低的问题,本文介绍用时幅转换插入法来提高脉冲激光测距时间测量分辨率和测距精度的原理和技术途径.提出了时幅转换电路设计中的几个关键问题.在脉冲激光测距实验平中对设计的时幅转换电路进行了性能测试实验.结果表明,时幅转换插入法将时间测量分辨率由10 ns 提高到20ps ,测距精度由1.5 m 提高到5 cm .最后分析了影响脉冲激光测距精度的误差因素.     

基于单片机的激光测距系统设计

目前激光测距已得到广泛应用,国内一般使用专用集成电路根据激光测距原理设计各种测距仪器,但是专用集成电路的成本较高、功能单一。而以单片机为核心的激光测距仪器可以实现预置、多端口检测、显示、报警等多种功能,并且成本低、精度高、操作简单、工作稳定可靠。本文简要介绍了利用MCS-51系列单片机实现激光测距的原理以及实现的方法。     

CAN总线的机器人传感器网络设计

研发了基于CAN总线的移动机器人传感器网络,有效地保证了移动机器人多传感器信息通讯的实时性和稳定性.详细阐述了该移动机器人的体系结构和传感器网络的组成,同时设计了一套CAN网络通讯协议,实现了传感器节点的多主通讯,在很大程度上改进和提高了移动机器人的性能.     

基于扩展卡尔曼滤波的轮式移动机器人定位技术

针对单一传感器或现有多传感系统在信息传递提取上的不足,应用一种信息融合方法,对机器人进行相对定位与绝对定位的融合分析,得出机器人的最优位置信息,最终实现了移动机器人的精确定位。首先,采用码盘、陀螺仪进行机器人相对定位,采用激光雷达进行机器人绝对定位;其次,建立环境地图、传感器及机器人运动模型;最后,以扩展卡尔曼滤波作为多传感器融合技术,建立多传感器信息融合模型,实现精确定位。     

Travel time models for the rack-moving mobile robot system

The rack-moving mobile robot (RMMR) system is a special parts-to-picker automated warehousing system that uses hundreds of rack-moving machines to accomplish the repetitive tasks of storing and retrieving parts by lifting and transporting unit racks autonomously. This paper investigates the operation cycle of the rack-moving machine for storage and retrieval from the perspective of the lane depth, especially exploring the particularity of the RMMR system in multi-deep lanes, and proposes expected travel time models of the rack-moving machine for single- and multi-deep layouts of the RMMR system. To validate the effectiveness of the proposed models, an experimental simulation was conducted with a 1–4-deep layout under six scenarios of different numbers of aisles and layers, and results were compared with results obtained using proposed models. The paper presents useful guidelines for the configuration of the RMMR system layout including the determination of the optimal lane depth.     

全向移动机器人驱动万向轮的设计与实现

全向移动机器人使用无解耦机构的驱动万向轮在转向时会派生出额外的滚轮滚动输出,这会导致运动的不稳定以及增加控制算法复杂性.为了解决驱动万向轮转向运动与驱动运动之间的耦合问题,通过在驱动万向轮内加入差速行星齿轮机构,合理地设置该行星齿轮组的输出传动比,可以将转向时的派生滚动输出从转向运动中解耦,实现了对机器人运动的精确控制,提高了机器人运动平稳性.最后通过对机器人进行运动学分析,得到了输入转速与机器人运动速度之间的关系,验证了机器人的全向移动功能,并为机器人运动控制提供了依据.     

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。     

自主移动机器人视觉信息处理技术研究发展现状

视觉系统是自主移动机器人感知外界环境的主要手段之一.本文介绍了自主移动机器人视觉系统的基本组成以及不同类型的机器人视觉系统的主要特点,并结合自主移动机器人视觉系统的发展趋势,比较详细地介绍了基于 ASIC、DSP、FPGA、视觉芯片等技术的嵌入式视觉信息处理单元的主要特点及研究发展现状.本文最后提出了实现具有较强实用性的自主移动机器人视觉系统所需要解决的高实时性、通用性和适应性等若干关键问题.     

基于UKF的室内移动机器人定位技术研究

为提高室内轮式机器人定位精度,采用多传感器信息融合的机器人自主定位方法,根据室内轮式移动机器人的运动模型,建立了定位系统的状态方程;基于传感器的工作原理和数学模型,建立了各自的观测方程。鉴于二者的非线性,利用无味卡尔曼滤波算法对传感器信息进行融合。实验中开发了基于FPGA的主控平台,降低了数据处理系统的冗余度,提高了系统的稳定性。另外,设计了多传感器并行采集与快速处理的算法,提高了传感器信息融合的实时性和有效性。通过进行的机器人行走实验,结果表明该算法明显减小了定位误差,有效地提高了定位精度。     

Synthesis of mobile robot control system on embedded chips via Petri nets

ABSTRACT

As robot mission requirements become more complicated, it costs more and more time and energy to design and to debug a control system for robots. In this work, a method is proposed based on Petri nets (PNs) to shorten a program development cycle and to ease the reuse of programs. It consists of modeling a basic task by a task building block (TBB) so that functional codes can be masked into modules, constructing an executive PN (EPN) according to the logical relationship among a set of given tasks, and designing an executing program that can analyze and run an EPN. As a result, it costs less to design a credible control program for robots by this method. A robot control system of a mobile robot is designed to illustrate this method.     

基于动态运动基元的移动机器人路径规划

针对二维环境下移动机器人路径规划问题,提出一种基于动态运动基元(DMPs)的路径规划方法。该方法首先用手柄来控制机器人,记录机器人的运动轨迹,然后将记录的轨迹作为DMPs算法的学习样本,利用轨迹样本进行训练获得DMPs算法的模型参!,从而实现机器人的路径规划。当运动环境中有障碍物时,在已有学习基础上通过设计耦合因子规划出避障路径,在此基础上,改变机器人运动的目标位置,可以完成对新目标的泛化推广。仿真和实验结果表明,DMPs算法在移动机器人路径规划上具有可行性。     

基于FPGA和DSP的激光陀螺信号处理电路设计

研究机械抖动激光陀螺的信号读出系统,设计激光陀螺的信号处理电路。光电转换后的微弱电流信号经过前置放大电路转化为电压方波信号,在FPGA中进行鉴相解调以及可逆计数,最后由DSP实现机抖偏频解噪和低通数字滤波。与激光陀螺联合测试并将结果输出至上位机,结果表明设计的电路实现了对激光陀螺输出信号的有效采集,满足激光陀螺功能测试的需要。