基于ROS和QoS的云机器人研究

针对在云机器人系统中，机器人端和云端之间消息需要转换格式才能传递，对异构机器人的兼容性较差，并且对网络环境的鲁棒性有待提高的情况，提出了基于ROS并只在本地端部署主节点的云机器人系统CloudROS。首先，本地和云端的服务均采用标准的ROS节点形式进行封装，云端的服务节点可以动态加入到机器人端的ROS网络，节点之间的消息格式无进行转换，提高了系统的兼容性；然后，在云端采用了授权认证和Docker虚拟化技术，保证了系统的安全性；最后，提出了服务质量（QoS）监测与调节策略，通过动态调整任务参数或切换本地与云端的服务，使QoS保持一个较优的值。实验结果表明，CloudROS可以有效地把机器人的计算任务卸载到云端，使机器人的性能得到提升，并对网络环境具有较好的鲁棒性。     

灵长类仿生机器人悬臂运动仿生控制综述

灵长类仿生机器人是通过智能机械手段模仿灵长类运动的一类机器人,针对其悬臂运动仿生的控制研究是该领域的热点.综述了目前灵长类仿生机器人悬臂运动仿生控制的研究方法,给出了悬臂运动仿生控制的一般方法与基于"动态伺服"理论的悬臂运动仿生控制策略,提出了悬臂运动仿生控制中亟待解决的若干问题,并对今后灵长类仿生机器人悬臂运动仿生控...     

灵长类仿生机器人悬臂飞跃运动控制研究

研究了双臂式灵长类仿生机器人的悬臂飞跃运动仿生控制问题.基于角动量守恒原理,针对机器人进行悬臂飞跃时目标点的位置,规划机器人的空中姿态及身体旋转.基于逆运动学分析方法,获得起飞时刻系统位姿,提出了基于分层滑模控制的悬摆姿态控制策略.仿真实验表明所述控制策略可以实现双臂悬摆机器人的悬臂飞跃运动控制.     

基于虚约束的Acrobot动态伺服控制统一设计方法

提出一种基于虚约束的统一设计方法,以解决Acrobot系统中动态伺服控制问题,使系统沿着经过目标点的周期轨迹运动.将虚约束设计、虚约束作用下系统零动态微分方程分析以及轨道周期性判定相结合,获得了符合目标的周期轨道方程;基于Lyapunov方法设计了光滑反馈控制器,克服了基于线性二次型调节器（LQR）的控制器对零动态微分方程解析解的依赖性问题.实际算例的仿真结果表明了统一设计方法的有效性.     

基于能量的 Acrobot动态伺服控制

研究了 Acrobot 垂直平面欠驱动机械臂的动态伺服控制问题. 动态伺服控制不同于定点控制和轨迹跟踪控制,而是利用欠驱动系统中存在的周期轨道特性,实现对轨迹的动态跟踪 .首先通过对比单摆运动规律寻找到周期轨道所满足的条件;然后利用 Lyapunov稳定性理论设计反馈控制律,并给出控制律存在的一系列条件;最后分析了系统中存在的奇点及其对收敛性的影响.仿真实验表明了所设计的控制器是有效的.

     

Acrobot动态伺服控制及其对称虚约束方法研究

研究了Acrobot这一垂直平面欠驱动机械臂的动态伺服控制问题. 该问题期望驱动Acrobot到达构形空间中任意目标位置. 由于Acrobot不能稳定在除平衡点外的位置, 因此考虑将系统镇定到经过目标点的周期轨道上. 利用虚约束来描述这样的轨道, 进而给出了在所选虚约束作用下系统的零动态和积分曲线. 接着设计了级联形式的控制器, 内环控制器基于改进的反馈线性化方法, 引入了一个使内环呈现二阶系统特性的虚拟输入, 在该虚拟输入的基础上, 设计了基于Lyapunov稳定性理论的外环控制器. 最后通过数字仿真证明所提出的方法合理有效, 并且获得比基于能量的动态伺服方法更优的结果.     

一类欠驱动机械系统的虚约束动态伺服控制

为了克服欠驱动机械系统无法对任意点和轨迹进行跟踪的缺点,扩大欠驱动机械系统应用领域,研究一类欠驱动机械系统的动态伺服控制问题,动态伺服控制通过规划和跟踪特定轨迹来实现任意位形空间点的瞬时可达.采用虚约束方法来规划动态伺服轨迹,通过构造自由度之间的约束关系,并对约束作用下系统零动态进行分析,可以方便获得符合系统特性的周期轨道;利用虚约束函数与轨道函数之间的内在联系,基于Lyapunov稳定性理论设计轨迹跟踪控制器.最后,在Acrobot实物平台上进行了实验,实验结果证明轨迹规划方法和控制方法的有效性.     

行为受限下Acrobot起摆平衡控制研究

Acrobot是一种典型的二自由度欠驱动机械系统,针对实际中可能存在的杆二摆角及驱动力矩受限的问题,研究了行为受限下系统的起摆与平衡控制问题.将整个过程分为起摆和平衡2个阶段,首先利用垂直向上不稳定平衡点处近似线性模型,设计了基于LQR方法的平衡控制器,并以减小平衡控制过程力矩为目标讨论了切换姿态的优化问题;起摆控制采用了基于参考路径的能量泵入法,提出了一个改进的参考路径,采用部分反馈线性化方法实现对参考路径的跟踪,可以保证摆角在一定范围内摆动的情况下系统机械能不断增加,使起摆结束时具有更优的切换姿态,从而更容易切换至平衡控制阶段,同时使得平衡控制过程更加平稳,所需力矩更小.最后给出了实物实验结果,证明了所提控制策略的有效性.     

基于能量的Acrobot动态伺服控制

研究了Acrobot垂直平面欠驱动机械臂的动态伺服控制问题.动态伺服控制不同于定点控制和轨迹跟踪控制,而是利用欠驱动系统中存在的周期轨道特性,实现对轨迹的动态跟踪.首先通过对比单摆运动规律寻找到周期轨道所满足的条件;然后利用Lyapunov稳定性理论设计反馈控制律,并给出控制律存在的一系列条件;最后分析了系统中存在的奇点及其对收敛性的影响.仿真实验表明了所设计的控制器是有效的.     

基于动态伺服的欠驱动双摆机器人仿生悬摆控制

引入动态伺服理论研究了欠驱动双摆机器人的仿生悬摆运动控制．针对欠驱动双摆机器人的仿生悬摆 运动控制,引入动态伺服理论解决摆臂末端对目标轨迹的跟踪问题;利用灵长类动物悬摆运动的类单摆特性,基于 李亚普诺夫稳定性理论设计了反馈控制律,并分析了闭环系统的奇点及其对于系统收敛性的影响．欠驱动双摆机器 人实物系统实验结果表明,文中所设计的控制策略是有效的．