基于惯性测量单元的欠驱动球形机器人惯性参数辨识

针对欠驱动球形机器人,提出基于惯性测量单元的惯性参数辨识方法。首先,根据Kane方法建立欠驱动球形机器人的动力学模型;其次,利用该模型中的三个欠驱动方程推导出球形机器人惯性参数辨识模型;最后,以一种新型的球形机器人为实验平台,根据安装在球形机器人框架上的惯性测量单元实测信息,对本文方法进行实验验证。实验结果表明,辨识结果具有合理性。该方法简单可行,为其他欠驱动机器人惯性参数辨识提供了一种新的思路。     

自行车机器人质心位置对回转运动的影响

针对一台自行车机器人,研究机器人质心位置水平和竖直变化对车体回转运动的影响问题。引入査普雷金(Chaplygin)方程建立自行车机器人系统的力学模型,采用线性二次型调节器(LQR)设计车体回转运动的平衡控制器,通过调节质量块位置水平和竖直变化改变车架质心位置,以车把90°转角为例对控制系统进行数值仿真和物理试验。结果表明:选择同样的加权矩阵,适当的使车架质心向左水平移动或向上竖直移动,车架横滚角由初始的偏角更快地恢复到平衡位置,且前车轮控制力矩更小。研究结果可为该平衡车机器人的结构和驱动优化设计提供理论参考。     

基于组合正弦函数的机器人轨迹规划方法

提出了一种加速度函数为组合正弦函数的轨迹规划方法,它由两种不同频率的正弦曲线组合而成,本方法不但可以降低速度和加速度的峰值,而且还可以减少运行时间,使机器人运动平稳,避免振动和过冲现象,减少机械零件的磨损,延长机器人的使用寿命,可以使机器人能够精确、稳定、快速、高效地到达预定位置,完成拾放操作.     

拖挂式自行车机器人机构设计与非完整约束分析

负载能力是评测自行车机器人机构性能的1个重要指标,针对现有的两轮自行车机器人机构负载能力不足的问题,提出1种由两轮自行车(牵引车)和单轮挂接车构成的新型自行车机器人机构,重点对机构的非完整约束特性进行研究。以车轮纯滚动为基础,结合相对运动原理分析系统的运动约束特性,结果发现牵引车驱动速度与挂接车速度存在着一定的函数关系。通过物理样机骑行试验的方法,给出系统相关运动变量关系的验证算例。所得结果表明,约束计算得到的变量曲线和测量得到的变量曲线基本一致,验证了非完整约束分析的可靠性。研究结果可为该新型自行车机器人机构的动力学建模和驱动优化设计提供理论参考。     

基于ADAMS的球形机器人的运动学分析

利用Pro/E建立了带臂球形机器人的虚拟样机模型,并结合ADAMS仿真软件对带臂球形机器人进行了运动学分析,包括机器人的圆周运动和爬坡运动,以此测出各驱动力矩的数值,为后期制作物理样机电机提供选型依据.     

无人驾驶自行车驱动轮纵向滑移率的估算方法

车轮质心线速度求解是无人驾驶自行车驱动轮滑移率估算的关键问题。本文探讨动态估算无人驾驶自行车驱动轮纵向滑移率的方法,建立一种可以实时描述车架侧向运动的二阶动态响应数学模型,结合多种车载传感器的信息,借助两种不同的途径推导出驱动轮质心速度,通过加权滤波对两者进行折中得到驱动轮质心速度的估计值,最后根据车轮的转速与求得的质心速度给出滑移率的计算算法。本文通过虚拟样机仿真和物理样机实验的结果验证了所提方法的有效性。     

独轮车机器人的欠驱动力学特性与平衡控制策略

提出一种具有3个驱动自由度的全方位行走独轮车机构,并对其动态行为及平衡控制策略进行了初步研究.考虑车轮的纯滚动和非完整约束条件,采用Kane方法建立了系统的力学模型;以此为基础,通过反馈线性化车架的3个欠驱动欧拉角,并选择全部6个自由度为输出,设计平衡运动控制器;借助MATLAB/Simulink模块,对系统平衡运动进行仿真控制,所得结果表明,通过合理选择控制参数,系统可以在短时间内实现车体平衡和航向稳定.     

一种双车把两轮车机器人测控系统的设计与实现

双车把两轮车机器人同时具备自行车和Segway自平衡车的结构特点和运动特性,以该载体为基础,为实现自动控制,提出一种可实时闭环检测的测控系统。该系统的构架为分布式结构,工控机为主控单元,下层单元以4块DSP(TMS320F28335)芯片分别进行数据采集与处理,其处理的数据来源于各个传感器,包括采集系统姿态的陀螺仪、测速度和角度的编码器以及进行力矩转换的电流传感器。主控单元与PC端的通讯利用ZigBee无线模块来实现远程控制。基于以上的测控系统,结合PD控制算法实现了物理样机处于Segway态以及转把时的俯仰定车平衡控制运动,表明所设计的测控系统是有效可靠的。