基于粒子滤波的运动机器人目标定位

机器人完成各种应用的前提是准确获知自身及运动目标的相对位置,由于机器人在运动控制的过程中自身携带的传感器获取的位置和角度信息存在误差,会导致移动机器人在目标定位过程中出现误差。为提高定位的准确性,提出了基于相对定位的方法,建立目标运动的相对运动模型,并基于观测距离和角度的测量方程运用粒子滤波方法对运动目标进行定位,实验与仿真结果表明,在不同强度的非高斯噪声影响下,粒子滤波算法都能够有效的对其进行定位,且具良好的精度。     

基于Kimura振荡器和虚拟模型的气动肌肉四足机器人步态控制

步态控制是四足机器人适应复杂地形的关键,为此对机器人步态进行规划和控制,提出一种步态控制器。针对气动肌肉驱动的四足机器人,根据机器人Denavit-Hartenberg参数建立单腿运动学模型;采用Kimura振荡器设计四足机器人步态的中枢模式发生器（CPG）网络,并改进振荡器输出与关节角度之间的映射关系;采用摆线函数规划机器人足端轨迹,基于生物神经反射机理和虚拟模型控制（VMC）,以肢体摆动相位和足端触地信息为状态切换条件,建立沟壑地形自适应步态控制器;搭建Adams与MATLAB联合仿真平台和实物样机测试平台,对步态控制器进行验证。结果表明：改进的CPG步态网络可减小步态参数间的耦合,所生成信号的幅值和相位稳定;基于CPG和VMC的步态控制器能实现机器人对角步态运动,并能跨越宽度为机器人足端宽度的2.50倍沟壑。     

2D 仿真机器鱼生存挑战关键技术策略

在国际水中机器人大赛中,针对2D 仿真机器鱼生存挑战项目比赛过程中出现的不确定性因素,介绍一 种圆圈算法。通过分析2D 生存挑战比赛规则,从策略和算法上进行研究,主要阐述进攻鱼和躲避鱼的防守策略, 其中,躲避鱼有逃跑和穿孔2 种基本策略。介绍了特殊位置处理和躲避抓捕的圆圈算法。结果表明：该方法是有效、 可行的,在防守鱼恰巧抵挡住攻击鱼时效果尤为明显。     

移动机器人SLAM 改进算法的分析与实现

为解决移动机器人扩展卡尔曼滤波(EKF-SLAM)算法计算复杂、精确度不高及易受干扰的缺点,提出一 种基于最优平滑滤波理论的改进同步定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)算法。详细介绍 算法的改进过程,通过Matlab 软件对其位置轨迹跟踪误差及标准差进行仿真分析,基于机器人操作系统(robot operating system,ROS)系统的实验平台,在室内走廊进行SLAM 实验以测试改进算法的效果。结果表明,改进的 SLAM 算法精度高、抗干扰能力强,能实现移动机器人的即时定位与地图构建。基于ROS 系统的软件平台能简化开 发难度,提升移动机器人的智能化。     

曲面轮廓恒力跟踪的非线性双闭环控制

针对机器人在跟踪未知曲面轮廓运动时,由于缺乏位置信息导致的接触力不恒定的问题,提出了非线性双闭环控制方法。该方法中的双闭环包括运动倾角的实时反馈校正器,以及基于非线性PID的法向接触力控制器。非线性PID控制器是由非线性跟踪微分器(TD)和状态误差反馈(SEF)构造的,基于线性PID框架的非线性控制器。首先,根据受力模型得到基于力反馈的运动倾角校正策略;另外,考虑到多维力传感器维间耦合的影响,对Maxwell三维力传感器的解耦矩阵进行了标定;同时,提出了力信号的自适应惯性滤波方法,改善了滤波器的灵敏度和稳定性,综合性能提高了34.42%;最后,实验验证了双闭环控制方法能有效提高力控制精度和稳定性,具有较强的可执行性和适应能力。     

电动汽车充换电站换电操作管理单元的设计与实现

充换电站的车辆换电流程虽进入自动化和智能化,在规范化操作及换电记录丢失和数据不准确等问题上仍需要进一步改善。以此为背景,给出一种用于监控系统和换电机器人之间的换电操作管理单元的设计与实现。设计出换电操作管理单元具有独立的CPU,采用以太网与监控系统和换电机器人通信,能够独立完成整个换电操作,对换电参数和换电记录等数据具有手动设置和修正的功能。此外,该设计使原来的换电系统变为2个独立的通信通道,提高了整个换电系统的稳定性。换电站的试验结果表明,该换电操作管理单元可以简化规范换电操作流程,确保换电安全、换电记录数据存储可靠不丢失、提高电动汽车充换电站运营管理的效率。     

基于物联网技术的柔性管道巡检机器人

介绍了一种基于“物联网传感器”技术,具有强大信息传输功能的智能管道巡检机器人。该型智能管道巡检机器人主要运用于建筑领域,为施工过程中的“管道布设”、“基坑监测”及“重点管线巡查”提供硬件支持。该型机器人集“智能数据采集”、“智能数据分析”、“智能管内巡检”等功能于一身,能够满足全天候值守巡检的要求。同时,应用 “总线设计”及“模块化设计”的思路,使该型检测设备能够与各种类型的专用传感系统进行结合,方便检测人员根据现场的实际需求,随时组装出具有相应功能的管道巡检机器人。     

红外智能巡检机器人在铜电解过程中的应用

在铜电解精炼过程中阴极板经常会出现短路和凉烧现象,我们需要用高斯计拖表对整个电解槽面进行检测找出短路和凉烧现象的阴极板,人工检查不紧劳动强度大而且效率低。我们通过工厂和企业合作的方式针对槽面温度管理探讨新型红外智能巡检机器人检测方式的可行性,利用该新方式解决现有高斯计拖表检测方式的不足。     

基于自适应模糊滑模控制的机器人轨迹跟踪算法

针对控制参数的不确定性以及存在未知外部扰动情况下移动机器人的轨迹跟踪问题,提出一种基于光滑非线性饱和函数的自适应模糊滑模轨迹跟踪控制算法。通过建立不确定非线性移动机器人运动控制模型,利用自适应模糊逻辑系统构建自适应模糊滑模控制器。为了增强轨迹跟踪控制算法对随机不确定外部扰动适应能力的同时削弱滑模控制算法中的输入抖振现象,利用有界输入有界输出(BIBO)稳定的方法,通过带有自适应调节算法的模糊系统对滑模控制律中非线性函数项进行自适应逼近,并设计了模糊系统中可调参数的自适应控制律,保证了控制系统的稳定与收敛。实验结果表明,所设计的控制器对系统参数不确定性和外界扰动均具有较强的轨迹跟踪性能和鲁棒性。与传统的滑模控制算法相比,该算法不仅能有效减小输入抖振而且轨迹跟踪控制精度提高了18.89%。     

箱型钢桥梁板单元自动化焊接技术应用研究

针对箱型钢桥梁板单元的自动化焊接技术,从方案选择到具体的试验验证,从焊接效率、焊接质量、成本等方面,对目前国际上两种先进而且主流的焊接方法进行对比试验分析,得出多头双丝焊接专机更适合肋板焊接的结论。但同时也对焊接机器人的优势及适用条件进行分析和表述。文章内容对桥梁钢结构制作中先进焊接技术的应用和推广具有借鉴和指导意义。