冗余度机器人的最优轨迹生成器

设计出了较为通用的冗余度机器人的最优轨迹规划器，将空间分离法和扩展雅可比矩阵法应用到冗余度机器人的逆运动学求解过程中，得出了较为简便的公式，该规划器回顾了雅可比矩阵的伪逆的计算，为冗余度机器人最优轨迹规划的实时应用奠定了基础。仿真结果表明，该规划器是可行的。     

“探索者”号无缆自治水机器人的信息系统

介绍了“探索者”号无缆自治水下机器人信息系统及构成，它分为水上，水下两大部分，最后，详细介绍了水上信息系统的特点。     

用于水下微机器人驱动的智能执行材料的制备和驱动特性研究

智能材料具有感知和执行功能，近年来受到广泛研究。在微机器人领域智能材料作为微驱动器，有着广泛的应用前景。本实验制备了一种铁磁性智能执行材料．并研究了该材料在磁场下的形变特性。采用该材料作微执行器制作出了水下微机器人模型。实验表明，该模型在交变磁场的作用下．微执行器将做高频率划动．使水下微机器人模型能够在水中产生运动。这种外场驱动方法和材料在医学领域有着良好的应用前景。     

从有缆遥控水下机器人到自治水下机器人

文章给出了水下机器人的定义,依据定义进行了分类,简要回顾了败类 重要水下机器人的进展,指出了无人无缆自治水下机器人（AUVs)是当今水下机器人研究与开发的热点,介绍了最近20年沈阳自动化研究所与国内外有关单位合作,在水下机器人领域从无人有缆遥控水下机器人（ROVs)到AUVs的研究开发工作,它从一个侧面反映了我国在这一领域的进展情况。     

水下机器人测试及相关机构介绍

为探讨水下机器人在设计制造完成后开展相应测试、试验的现状,对水下机器人测试、试验方法的主要内容,国内水下机器人主要测试机构现状,国外水下机器人主要测试机构现状三方面进行了论述。水下机器人测试的主要内容包括整机总成测试、螺旋桨推进器测试、机械手性能测试等几块。通过介绍国内外水下机器人测试的主要机构,表明我国目前已有部分机构具备相应的测试能力,也有机构成立了专门的水下机器人测试中心。与国外水下机器人测试机构相比,除个别以外,国内的水下机器人测试系统一般较为大型,部分和船舶共用一套系统,而国外的测试系统更具有针对性,专业性也更高。整体来说,目前国内水下机器人测试系统基本都能满足相应的测试要求,并不断地向国际先进水平靠拢。     

自由飞行空间机器人地面实验平台系统规划器

为了研究自由飞行机器人的运动学和动力学特性,开发了可以在地面上模拟空间微重力环境并能自主捕捉目标的双臂自由飞行空间机器地面实验平台仿真系统。介绍了整个系统的组成,讨论了系统所采用的规划器,主要介绍了规划器采用的控制策略和规划算法,最后用计算机仿真验证了规划器的正确性。     

水下蛇形机器人的滑翔运动性能研究

结合水下滑翔机在海洋中的较强续航能力,以及蛇形机器人在水中的良好机动性能,研制了一种具有两者特性的新型水下滑翔蛇形机器人,它具有水下滑翔机续航时间长、航行距离远,以及水下蛇形机器人机动性强、运动灵活的运动特性。对该水下滑翔蛇形机器人的滑翔运动性能进行了试验研究。首先对水下滑翔蛇形机器人的运动原理及关节结构进行了设计分析,其次对机器人的硬件及控制系统进行了结构分析,而且根据动量定理和动量矩定理,对机器人的滑翔运动方程进行了推导,并化简到垂直平面。最后对平衡状态进行了仿真分析,对机器人的运动能力进行了试验验证。试验结果验证了水下滑翔蛇形机器人机构的有效性。     

一种用于机器人高层规划的专家系统

介绍了一种新颖的基于知识的机器人高层规划系统－机器人规划专家系统，讨论了该系统的结构和子规划系统，分析了规划性能。规划结果表明，该系统具有较强的规划能力，较快的规划速度，较大的灵活性、适应性和可扩展性。     

基于模型的水下机器人视觉悬停定位技术

根据7000米载人潜水器水下作业的需要和特点,提出了一种基于单目视觉位姿测量原理的水下机器人悬停定位方法,构建了包含水下目标识别与跟踪、三维位姿计算及水下机器人控制三项关键技术的水下演示实验系统。以自行研制的水下机器人控制系统实验研究平台为实验载体,以4个按正四面体分布的小球构成的合作目标为观察目标,在室内实验水池中实现了水下机器人悬停与定位演示实验。实验结果显示,系统能够弓I导机器人运动到指定位姿并实现稳定的悬停和定位。该项研究为基于模型的单目视觉三维位姿测量技术开辟了水下机器人应用新领域。     

一种开架式水下机器人控制技术的研究

为查找江、河、湖、海的各种堤坝的裂缝、破损和隐患等质量问题而设计的框架式结构遥控堤坝检测水下机器人，介绍了堤坝检测水下机器人运动控制技术。首先利用最小二乘法获取机器人水动力系数，并在此基础上建立了四自由度运动仿真系统。在运动控制系统体系结构中对堤坝检测水下机器人从硬件及软件体系结构两方面进行了介绍。硬件采用基于PC104总线的多板卡嵌入式系统，嵌入式控制器采用美国AMD公司的基于ELAN520的单板计算机以及VxWorks高性能实时嵌入式操作系统。对软件控制信息流、运动控制算法及用于定位的船位推算也进行了阐述。     

基于GPS/MATLAB的AUV路径优化分析

介绍一种基于全球定位系统(GPS)的水下航行器(AUV)路径定位的控制系统设计方法。鉴于水下航行器在自主路径规划上出现偏差,水下航行器利用STM32型ARM微控制器与GPS数据交换,并通过GPS反馈数据与MATLAB规划路径结合和STM32均值处理,调整出合适的运动轨迹并进行了精度分析。实验结果表明:控制器设计的行驶轨迹符合期望且精度较好;基于GPS路径优化精度得到明显提高,为纠正路径规划偏差提供了一种参考方法。     

基于遗传算法的AUV三维海底路径规划

研究AUV在三维海底地形环境中的路径规划问题。针对三维地形中路径的不同特点，将路径分为3种类型。设计了优化路径的遗传算法实现方案，所提出的惩罚函数及启发性知识的使用，使算法能灵活的得到具有不同特点的最优路径。仿真实验表明了该算法的可行性与可靠性，对AUV的安全航行具有重要的理论意义及应用参考价值。     

仿人机器人运动规划研究进展

在分析仿人机器人运动规划特性的基础上,对仿人机器人运动规划涉及的路径规划和步态规划两大问题及其典型方法进行了阐述和分析.对基于博弈论思想的离线足迹规划和基于传感信息融合的在线滚动路径规划两种路径规划策略进行了剖析,同时对几何约束法、模糊逻辑法、神经网络法、遗传算法法、自然步态法等5种常用的离线步态规划方法和3类在线姿态调整及控制方法即基于动力学模型的方法、基于倒立摆模型的方法、不基于模型的方法的算法思想和实验应用进行了分析与评价.最后对仿人机器人运动规划评价方法和运动规划研究的发展进行了讨论.     

面向USV的AUV自主回收装置设计及其水动力分析

随着海洋无人系统的发展,自主式水下机器人（autonomous underwater vehicle,AUV）的自主布放和回收技术成为亟待突破的瓶颈技术。利用无人水面艇（unmanned surface vehicle,USV）回收AUV成为海洋无人系统协同作业的发展方向之一。目前国外一些研究机构提出的利用USV回收AUV的方案,成熟度都较低。为了实现USV自主回收AUV,设计了一种用于USV动态回收AUV的回收装置。该装置通过绳索连接固定在USV上的绞车,下方连接一个V形翼,用于维持其稳定性,以实现USV在航行中自主收放AUV。首先,介绍了国内外自主回收AUV的研究现状;然后,对回收装置的设计背景、结构形式以及稳定性进行了分析;最后,利用水动力分析软件CFX对AUV在水下对接的动态过程进行了水动力仿真,获得了回收装置在不同工况下对接时的阻力变化情况。通过数值仿真发现：对接过程中,AUV的摩擦阻力逐渐增大;当AUV接近回收装置时,压差阻力迅速减小,但AUV在对接过程中的总阻力是先增加后减小。通过分析可知,所设计的回收装置具有较好的稳定性。研究结果对动态回收AUV具有一定的指导意义。     

回转形AUV水下通用对接装置的设计与实现

自主式水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV),尤其是回转形AUV,是海底探测、海洋地貌观察和军事海洋学研究的重要工具,但其续航能力一直是限制其完成远距离和长时间工作的关键问题。目前已研制出的水下对接装置只能与特定尺寸的水下机器人完成对接,通用性较差。为了解决不同尺寸回转形AUV的能源补充及数据上传下载的问题,介绍了目前存在的水下对接形式,并在此基础上设计了一款通用性水下对接装置。该装置采用水下灯光导引方式对AUV进行导引定位,当AUV进入对接装置后通过导流罩对AUV进行导向,最终采用丝杠滑台装置夹持固定AUV。该装置可以为不同尺寸的回转形AUV补充能源并提供数据上传下载服务,提高了AUV的续航力、数据收集能力,扩大了巡航范围。最后在水池中对该水下对接装置的灯光引导、夹持装置进行了测试,验证了该水下对接装置整体的可靠性及可行性。结果表明该装置结构简单,通用性较强,稳定可靠,对水下对接装置的总体设计具有一定的借鉴和指导意义。     

基于变间距螺旋线的计算机控制抛光轨迹规划

目的 改善抛光轨迹以获得更好的加工精度。方法 分析计算机控制抛光中常使用的阿基米德螺旋线轨迹,发现使用该方法加工回转曲面时,由于投影行距变化,导致轨迹间去除区域的接触情况变化较大,将影响抛光后的表面质量。为此引入面积重叠率这一概念,以量化分析去除区域的接触面积变化情况,同时提出一种变间距的螺旋线轨迹规划方法,该方法可确保加工轨迹产生的去除区域均匀一致。结果 分别采用2种螺旋线轨迹规划方法对同一初始表面（面形误差为峰谷值Epv=9.04 µm,均方根值Erms=0.6228 µm）进行仿真加工,采用变间距螺旋线所得抛光后面形误差为Epv=2.15 µm,Erms=0.018 µm,而采用阿基米德螺旋线所得抛光后面形误差为Epv=3.47 µm,Erms=0.036 µm。结论 仿真结果表明,采用变间距螺旋线轨迹抛光后的表面质量相比阿基米德螺旋线轨迹有较大的提高。     

动态环境下基于自适应步长Informed-RRT*和人工势场法的机器人混合路径规划

为解决移动机器人在动态环境下的路径规划问题,将Informed-RRT*和人工势场法相融合,提出全局与局部规划算法相融合的路径规划方法。首先,针对Informed-RRT*算法采样效率低,以及得到路径不满足机器人运动学约束的问题,采用目标偏置法与自适应步长法,减少冗余搜索与不必要树的生长;同时,引入走廊优化与时间重分配法,优化路径节点,使路径更加平滑。其次,针对人工势场法易陷入局部极小值和目标点附近不可达的问题,采用平滑窗格策略,增设全局路径子目标点,使机器人能够逃离局部极小值,完成规划任务。仿真结果表明,静态环境中自适应步长Informed-RRT*算法相比于Informed-RRT*算法求解时间缩短了71.98%;动态环境中,混合算法相比于人工势场法,搜索时间缩短了15.4%,路径长度缩短了11.1%。     

基于电弧熔丝增材制造的复合路径规划方法

电弧熔丝增材制造(WAAM)适用于具有复杂几何特征的大尺寸金属构件的快速成形,而合理的路径规划方法可以极大的提升构件的几何还原度和表面质量.本文分析了常用路径规划方法的优缺点,提出轮廓偏置路径和Z字形路径相结合的复合路径规划方法,并对轮廓偏置路径的偏置距离进行了优化.优化结果表明轮廓偏置路径可以提高构件轮廓的几何还原度...     

基于线性时序逻辑的移动端快递派送路径规划

研究了快递派送的路径规划。针对目前快递派送任务点较多,快递员不熟悉派送区域的问题,提出了一种基于线性时序逻辑(LTL)的移动端多点快递派送路径规划方法。该方法利用移动端的百度地图应用包实现快递员的定位与导航任务,提出两层(顶层、底层)规划策略。顶层规划避开百度地图实际道路环境繁琐又庞大的建模,将快递派送问题转化为旅行推销员问题(TSP),仅将快递员派送任务地点建模为一个有限状态的加权切换系统,状态之间的切换权重基于百度地图的自驾导航距离,而非简单的直线距离,以达到底层规划结果符合实际环境,确保最后搜索的路径最优性,同时利用线性时序逻辑语言描述多点快递派送任务,从而将切换系统信息与派送任务信息相融合,构建一个任务可行网络拓扑,并在该网络拓扑上基于Dijkstra算法搜索出快递员离散的最优路径。底层规划完成离散路径的连续化,离散路径的任意相邻任务点间的路径规划基于百度地图实现,从而实现顶层规划的离散路径连续化,获得快递员可派单的实际派送路线。实验结果表明该方法能够解决多点派送任务与派送区域受约束的问题,并保证快递员派单路径的最优性。     

“探索者”号无缆自治水下机器人的信息系统

介绍了“探索者”号无缆自治水下机器人信息系统及构成,它分为水上、水下两大部分。最后,详细介绍了水上信息系统的特点。