基于能量优化的无人驾驶车轨迹跟踪控制

为有效使用有限的电池容量,实现无人驾驶车(AGV)在轨迹跟踪过程中的能量优化,针对三轮AGV的特点首先建立了其运动学跟踪模型及电机能耗模型,然后运用Lyapunov稳定性分析方法、最优化理论及Backstepping技术等工具研究了求解算法,提出了一种基于能量优化的轨迹跟踪控制方法,实现AGV轨迹跟踪和能量优化的统一控制。该控制策略对所有AGV及其他轮式移动机器人具有一般性,且设计方法简单、鲁棒性强。计算机模拟仿真结果验证了该控制器的有效性。     

基于驱动轮同步转向机构的全向移动机器人

针对现有轮式全向移动机器人在工程实际应用中存在的同步转向能力差的问题,基于全向移动的轮式机构,设计了一种全向轮同步转向机构,以实现一个步进电机控制4个驱动轮同步转向。分析该转向机构的工作机理,并将该转向机构应用于全向移动机器人,在此基础上研制出一款主要应用于食品厂材料搬运工作的产品样机。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,验证了该机器人的全向移动功能,降低了轮式全向移动机器人控制难度。研究实现了机器人高速度、高精度、高稳定性全向移动。     

轮腿可变式移动机器人的结构设计

针对移动机器人在复杂多变环境下执行搜救侦察任务时机动性、越障性存在的不足,课题组提出了一种新型轮腿可变式移动机器人的设计方案。课题组通过对变径机构的设计使得机器人可以实现轮式和轮腿式2种工作模式的自如变换;采用修正的Kutzbach-Grubler公式对变径机构自由度进行了分析;利用速度瞬心法对移动机器人以轮式模式工作时进行运动学求解;利用拉格朗日法建立了移动机器人的动力学模型;最后通过ADAMS软件对移动机器人进行仿真实验分析。研究结果表明：该机器人整机结构设计合理,运动平稳,具有较强的机动性与地形适应性。该研究弥补了单一运动模式的机器人在地形适应能力上的不足。     

基于MPC模型的风电场巡检机器人轨迹规划

针对双轮风电场巡检机器人设计一种基于预测模型的轨迹跟踪控制算法。建立双轮巡检机器人的运动学模型和状态空间方程。设计目标函数与相关控制约束,利用预测模型控制算法对其进行求解,并通过滚动优化和反馈校正装置来实现巡检机器人对轨迹的精确跟踪。为了验证该算法,利用MATLAB进行仿真搭建,分别得到圆形轨迹跟踪和复杂函数图像的轨迹跟踪,结果表明设计的算法适用该约束条件下的巡检机器人的轨迹跟踪。     

智能消杀机器人路径规划与滑模跟踪算法研究

为了实现消杀机器人的自主移动控制,研究了基于A-star算法的机器人连续积分滑模路径跟踪控制方法。首先,采用A-star路径规划算法,实现移动机器人的全局快速路径规划,从而得到最优的机器人运动路径。然后,根据输出路径,设计分段连续积分滑模跟踪控制器,该控制器有效地提高了系统的趋近速率,实现跟踪误差在有限时间内趋近于零,保证路径跟踪精度和控制系统的稳定性。最后,通过仿真实验验证了方法的有效性。     

移动机器人控制方法综述

移动机器人作为机器人中研究最早的机器人类别之一,其广泛应用于工业领域、服务领域、军事领域等。文章以控制策略为切入角度,综合分析了近年来移动机器人的关键性研究成果,重点总结了经典PID控制到改进模糊PID控制,同时介绍了基于机器视觉控制和多传感器信息融合的新型移动机器人控制策略的发展历程,分析了不同控制方法的优缺点以及所适用系统下的控制效果。最后,对移动机器人发展中一些关键性问题进行了总结讨论,并展望了控制方法未来的研究发展方向。     

球形机器人未来发展方向研究

球形机器人具有其他往轮式和轨道式机器人所不具备的优势,其更能够满足人们对机器人运动灵活性和恶劣环境适应能力的严苛要求。国内外对球形机器人的研究已在运动建模、姿态控制、轨迹跟踪等领域取得了一定的研究成果。根据球形机器人的特性,该类机器人主要应用在管道、沟渠等狭小空间的检测上;同时也可以开发为孩子的玩具,对儿童没有损害;由于完全密闭的球壳,可以用在极端环境侦查中。     

神经网络PID控制下机器人视觉跟踪研究

针对现阶段我国视觉空间下非全智能的机器人跟踪控制系统中的问题,提出对神经网络PID控制下机器人视觉跟踪系统的研究。在不校准机器人摄像头的前提下,建立PID网络模型,为避免复杂的模型运算过程,设计视觉跟踪控制器,解决机器人跟踪轨迹的参数校准问题。通过实验论证的方式确定神经网络PID控制下的视觉跟踪系统的有效性,可以实现对机器人行走路径的准确跟踪。     

基于闭环和前馈控制的高速食品分拣机器人控制技术

目的：满足当前对食品分拣机器人速度和精度的需求。方法：基于高速并联食品分拣机器人的系统体系结构,提出一种将传统的运动学闭环控制和力矩前馈控制相结合的高速并联食品分拣机器人控制方法;在原有遗传算法整定PID控制参数的基础上,引入力矩前馈控制方法进行动态控制;对比分析系统的动态跟踪精度和关节力矩,并验证该控制方法的优越性。结果：与传统PID控制相比,最大和平均关节位置跟踪误差降低了65％以上,最大轨迹误差降低了50%以上。结论：该控制方法可以有效提高高速运行时抑制动态干扰的能力。     

曲房轨道移动码垛机器人运动学分析与仿真

针对曲房架子制曲工艺人工翻曲劳动强度大的问题,研发轨道移动码垛机器人,代替人工进行曲块自动搬运与多点多工位码放。运用Solid Works建立轨道移动机器人的三维结构模型,以D-H法建立其空间关节坐标系并确定杆件参数,建立机器人的正逆运动学模型并推导正逆运动学方程;通过MATLAB Robotics Toolbox对机器人作运动学分析和仿真,验证了连杆参数设计的合理性和运动算法的正确性,为机器人动力学、控制和轨迹规划的研究提供了必要的基础数据,为实际物理样机的研制提供技术依据。     

体感型智能轮式机器人设计

设计了一种基于体感控制模块的新型遥控轮式机器人。利用信息检测模块(数字加速度传感器)测量体感控制模块姿态的数字信号,经由中央处理器模块(单片机)进行处理,将得到的倾角和倾斜方向转化为控制信号,利用通信模块(无线蓝牙)进行信息传输,通过电机驱动模块驱动直流电机,实现轮式机器人的运动控制。     

基于视觉捕捉的网球自拾取机器人系统

为了规避网球比赛的风险,提高效率,开发了一套基于视觉捕捉的网球自动拾取机器人系统,由移动机器人平台搭载机械臂自由移动对散落在网球场地的网球进行侦测并拾取。采用基于ARM的硬件架构搭建移动机器人的控制系统平台,并通过网络控制接口与机器人平台上的图像采集与识别模块实现通信;将视觉采集捕捉到的网球的位置信息传送给控制器,控制移动机器人移动定位,机械臂配合实现网球拾取。经模拟网球场运行证明设计方案可行,视觉的引入节省了大量的人力与时间。开发的网球自拾取机器人系统有很强的实用性,具有一定的推广意义。     

攻击型四足仿生轮式机器人设计

为使机器人适应各种灾区复杂地形,人员无法直接进入的恶劣环境执行搜索、救援、运送物资或者在反恐救援中执行反恐侦察或对目标进行打击的功能,设计了一种以STM32F103ZET6单片机为主控芯片、电脑上位机无线控制的四足机械结构与轮式结构相结合的机器人。四足仿生行进和轮式行进均可使机器人灵活运动,保持高度的灵活性和多地形适应性。机器人携带高能电磁炮,可对目标实施物理攻击,机器人采用C语言自主开发的电脑上位机无线控制,操作简单,安装方便,信号强度高,穿透能力强。     

“走迷宫的机器人”设计与制作

走迷宫的机器人是移动机器人路径规划算法的典型应用,在国际上迷宫机器人一直是控制领域和计算机领域的研究热点问题,文章结合迷宫机器人走迷宫的实际特点,对机器人走迷宫的一些算法进行了研究和改进,从而实现了机器人在无人为干预下自主走迷宫的目标。     

手工地毯植绒轨迹生成算法研究

为了改变枪刺地毯周期长、效率低的生产方式,地毯生产企业开始研究枪刺植绒机器人,为了获取机器人植绒的加工轨迹,提出了一种手工地毯植绒轨迹生成算法,主要包括颜色量化,颜色聚类,边缘检测与轮廓跟踪以及路径填充4个部分。以RGB类型的彩色图像作为研究对象,对其进行量化和聚类,对聚类后的图像分层解析计算,对每一色块图像进行边缘检测和轮廓跟踪,并采用行扫描和螺旋填充算法进行色块植绒路径生成,最后根据植绒针距生成了由加工特征点系列组成的轨迹文件。根据植绒轨迹生成算法,开发了一套手工地毯植绒轨迹仿真系统,仿真结果表明该算法实现了较好的轨迹规划,验证了算法的有效性。     

工业机器人轨迹规划算法研究综述

随着林业机械的不断发展,越来越多的工业机器人结构被应用于林业装备上。而轨迹规划作为工业机器人控制中的重要组成部分,一直是研究热点。本文介绍了机器人轨迹规划的概念和常见的经典轨迹规划算法,针对最优轨迹规划算法的研究现状作出了简要阐述,并指出了轨迹规划亟需解决的问题。     

基于ROS平台的机械臂精确控制研究

针对传统机器人虚拟控制与仿真平台在进行机器人运动控制时控制系统设计工作量大、可移植性差和开发难度高等问题,提出了一种基于开源软件平台(robot operating system,ROS)机械臂运动控制的方法。以六自由度机械臂为研究对象,首先基于ROS平台搭建机械臂控制架构,其次利用RRTconnect(连接性快速拓展随机树)算法对机械臂运动轨迹进行规划,随后分别采用PID控制器和计算力矩控制器控制机械臂沿着规划轨迹运动,最后利用MATLAB软件对机械臂运动过程中各关节的位置、速度等信息进行分析,比较2种控制器控制效果。仿真结果表明利用非线性的计算力矩控制器能够得到比较小的轨迹跟踪误差且控制速度更快。研究表明在ROS平台下,非线性控制器性能更优越。     

AmigoBot 机器人拦截控制方法实现

本文采用纯比例导航算法,设计控制策略实现拦截控制。针对移动机器人平台,用一台本地计算机作为控制器,和两台AmigoBot 机器人组成一个无线局域网,基于无线通信方式传输数据,从而实现对机器人的远程控制。文中通过分别给出机器人运动数学模型和位姿误差模型,利用给定的控制策略实现拦截。仿真结果验证了给定控制策略的有效性。     

六足仿生蜘蛛机器人步态轨迹规划研究

六足放生步行机械人基于动力学原理,采用多自由度设计思想,利用多个连杆组建成智能机器人。由于机器人模型结构比较复杂,导致步态轨迹稳定性难以控制。文章采用独立操控方式设计了六足结构,通过MATLAB软件模拟仿真蜘蛛机器人步态轨迹。仿真结果表明,文章设计的机器人结构满足控制需求。     

仿人机器人武术擂台赛中机器人的运动控制策略

仿真机器人武术擂台赛的发展有力的推动了中国机器人竞赛事业的发展。本文介绍了南京邮电大学研究的微软仿真武术擂台赛中机器人的运动控制策略,并且通过中国机器人比赛证实了研究方向的正确性,剖析仿真机器人武术擂台赛新的比赛模式。本文通过研究武术擂台赛中仿真机器人的速度控制、轨迹方向控制、关节在对抗中的能动作用分析了微软仿真武术擂台赛中机器人新的控制策略。