基于视觉图像的全向移动机器人轨迹跟踪控制研究

机器人轨迹节点跟踪比较难,导致机器人实际轨迹偏离期望轨迹,所以设计基于视觉图像的全向移动机器人轨迹跟踪控制方法;构建全向移动机器人的运动学数学模型,以此确定机器人移动轨迹数学模型;以移动轨迹数学模型为基础,按照视觉图像划分标准对全向移动机器人运动图像的分割,通过分离目标节点的方式提取运动学特征参量,完成机器人轨迹节点跟踪处理;结合节点跟踪处理结果,将运动学不等式与误差向量作为机器人轨迹跟踪控制的约束条件,利用滑模变结构搭建轨迹跟踪控制模型,实现全向移动机器人轨迹跟踪控制;对比实验结果表明,所设计的方法应用后,全向移动机器人角速度曲线、线速度曲线与期望运动轨迹曲线之间的贴合程度均超过90%,满足全向移动机器人轨迹跟踪控制要求。     

基于运动学和动力学的关节空间轨迹规划

在机器人轨迹优化设计的研究中,轨迹规划是实现机器人高速、高精度运行的核心,合理的轨迹规划不仅要满足机器人的运动学要求,而且要满足机器人的动力学要求,在驱动电机不变的情况下,增加机器人的速度和载荷是轨迹规划的难点。利用先进的python软件对机器人的运行轨迹进行深入的分析,在关节空间内采用五次插值多项式进行运动轨迹拟合,并将动力学模型加入到轨迹规划中。生成的拟合曲线表明,机器人在关节空间和工作空间内的位移、速度、加速度、加加速度曲线连续可导,各时间段的峰值力矩、峰值功率趋于同一数值,能有效的提高运动部件的速度和寿命。     

基于5次准均匀B样条的上肢康复机器人轨迹规划及优化研究

为了提高上肢运动障碍患者使用上肢康复机器人进行康复训练时的安全性和舒适性,基于5次准均匀B样条对一款五自由度上肢康复机器人进行了轨迹规划,再使用粒子群算法对规划的轨迹进行优化,获得冲击最优的轨迹曲线。最后在MATLAB平台进行了仿真,实验证明规划的轨迹曲线平滑、连续,且优化后的轨迹相较于优化前降低了78.35%的冲击。合理的轨迹设计为后续上肢康复机器人的控制研究打下了坚实的基础。     

基于多项式加减速控制的轨迹规划的研究

轨迹规划是机器人控制系统研究的重要内容之一,它对机器人性能的提高起着关键性的作用。为解决机器人在笛卡尔空间直线和圆弧拟合自由曲线时存在的误差较大的问题,提出机器人冲击最优的轨迹规划算法。通过多项式速度控制曲线和阿当姆斯微分方程,并以最大弓高误差、最大加速度为约束条件,对机器人轨迹进行插补。同时使用四元数来对机器人姿态进行描述,并使用球形线性插值法对其进行插补。最后以IRB2600工业机器人为仿真本体,使用Matlab对所提出的算法进行仿真,可以得到误差允许范围内的工业机器人运行轨迹,证明了此算法理论上的有效性。     

基于CAD模型的鞋底喷胶轨迹生成方法

针对数字化制鞋生产的需要,提出一种自动生成鞋底喷胶轨迹的方法．该方法首先从三维鞋楦CAD模型中提取鞋底轮廓线,计算其在鞋底曲面的偏置曲线作为轨迹曲线,采用等参数方法对轨迹曲线进行采样得到机器人喷胶轨迹上的目标点并计算出其方向．最后通过机器人喷胶试验验证了该方法的可行性和有效性．     

基于6DOF机器人的能耗最优轨迹规划

为研究MOTOMAN-UP6机器人的运动学和轨迹规划,该文采用标准D-H建模方法对该机器人进行运动学建模。基于该机器人的特性,采用了一种可易编程的位姿分离法进行逆运动学分析;因逆解的不唯一性,为使得轨迹的能耗最优,提出关节加权系数对轨迹点之间的关节变量进行处理后,得到最优轨迹;同时为减少机器人在运行中的冲击和振动,采用七次多项式对最优轨迹进行轨迹规划,得到了机器人各关节下的位移、速度、加速度、冲击的仿真曲线,曲线光滑且连续,同时也表明了在关节冲击方面优于五次多项式的规划。     

运行时间周期化工业机器人模型迭代寻优NURBS轨迹插补

为满足工业机器人高精度复杂曲线运动的需求,本文提出运行时间周期化工业机器人模型迭代寻优NURBS轨迹插补算法.首先,根据轨迹最大轮廓误差和机器人动力学特性对曲线分段.随后,提出优化回溯算法,使各子曲线段均可用S曲线加减速规划.之后,为保证机器人在进给速度极小值处不超速,将各加减速阶段运行时间调整为插补周期的整数倍,并对子曲线段衔接处速度平滑处理.最后,提出模型迭代寻优曲线插补,大大降低了速度波动率.仿真试验表明,该方法插补轨迹的各项指标均满足要求且最大速度波动率仅为0.000099%.真机试验也验证了该方法可有效减小轨迹误差.     

基于轨迹插补算法的切割机器人的研究

本文通过机器人控制指令系统RCX操纵机器人动作，利用轨迹插补算法自行研制一模拟切割机器人。该机器人能根据不同要求在空间绘制出直线或曲线轨迹，精度较高，可实际应用于生产过程。     

基于PH曲线的Delta机器人轨迹规划方法

针对Delta并联机器人高速作业时笛卡儿空间轨迹不平滑的问题,提出一种基于毕达哥拉斯速端曲线（PH曲线）的轨迹规划方法．首先,利用PH曲线平滑竖直运动与水平运动间的直角过渡部分,确定拾放操作轨迹;然后,利用多项式运动规律对轨迹的1维曲线位移进行规划,确定运动轨迹插补点的位置;最后,以最小化拾放操作周期为目标优化PH曲线参数,得到平滑的运动轨迹．仿真分析表明,基于该方法的拾放操作具有较短的运动周期,轨迹平滑且有较平稳的运动特性;实验结果表明,Delta机器人能够以90次/分钟的速度进行抓取操作,实现了并联机器人的高速作业．     

基于改进蛇形曲线的蛇形机器人在流场中避障的轨迹跟踪控制律

针对蛇形机器人在流场中各关节之间的轨迹跟踪问题,研究一种基于改进蛇形曲线的蛇形机器人在流场中避障的轨迹跟踪控制律.首先,考虑流体环境可能施加在蛇形机器人系统上的外部干扰,采用浸入边界-格子Boltzmann方法(IB-LBM)在流场中建立障碍通道和蛇形机器人的流固耦合模型.然后,对蛇形机器人加入势函数,使其可以避开障碍;并采用改进的蛇形曲线方程使机器人尾部各关节跟踪头部的运动轨迹.最后,通过Matlab仿真和实验,研究不同流场密度、机器人尾部摆动频率以及流场雷诺数等参数对蛇形机器人轨迹跟踪的影响.理论分析和数值仿真表明,所设计的轨迹跟踪控制律不仅可以使蛇形机器人在遇到障碍时各关节跟踪前一关节的运动轨迹,而且还能使横向距离、纵向距离及方向角趋于稳定,达到有效避障的目的.此外,蛇形机器人在离开障碍通道后,各关节可以恢复蛇形曲线的运动形式,为蛇形机器人提供源源不断的前进动力.仿真和实验结果验证了轨迹跟踪控制律的有效性.     

核电厂反应堆冷却剂系统旁路温度高精度测量方法研究

为了提高核电厂反应堆冷却剂系统旁路温度的测量精度,建立了铂电阻温度计的温度-电阻特性曲线拟合模型和电阻-温度特性曲线模型,采用递推最小二乘法对样本数据进行拟合以确定特性曲线的模型参数。该方法根据铂电阻温度计的测量电阻值即可高精度计算出相应的温度。仿真结果表明,与现有方法相比,温度测量精度有明显提高,在温度检测领域具有重要的理论和应用价值。     

一种新的数据流在线压缩存储方法

针对当前数据流采用的抽样存储方法忽略了对数据流历史数据的分析处理与存储管理的问题,提出一种新的存储数据流的方法。在满足数据精度的情况下,采用加权最小二乘法对缓存数据流进行分段曲线拟合,对拟合结果进行聚类分析。根据聚类分析结果,采用合适的窗口对数据进行分段曲线拟合,利用拟合结果预测数据流的趋势。将预测结果与实际数据比较,根据比较结果采用不同的方法存储。实验结果表明,提出的方法具有良好的性能,能够满足不同的处理需求。     

Shape-Preserving Planar Interpolation: An Algorithm

If a computer and a draftsman are asked to draw a curve through identical planar data, the draftsman's curve frequently looks better. Must it be this way?     

BP网络在试验数据处理中的应用

在生产和科学实验中，选取的数学模型主要是线性回归方程形式，采用回归分析方法确定模型的参数。由于BP网络可对任意形状的函数曲线进行逼近，因此，采用BP网络建立的数学模型较上述形式的数学模型具有更小的方差。能够寻找到最优的工艺条件。     

基于三次样条插值的采样数据光滑曲线形成法

在计算机机辅助测试（CAT）中,所测得的数据一般为一系列的离散系统样数据,怎样将它恢复为不失真的连续光滑曲曲线并打全出呢？本文提出了三次样条插值函数的形成法及其局限性,并对三次样条插值提取出了改进方法,使测得的一系列离散点能形成光滑的曲线。     

一类G1连续的空间五次PH拟合曲线

为了构造一种空间五次Pythagorean-hodograph G1连续拟合曲线以重建空间曲线,对已知空间采样点数据加入中间条件确定首末端点数据,对其进行G1 Hermite插值构造拟合PH曲线。根据空间PH曲线的充分必要条件,给出由四个二次多项式组成的四次导函数,比对其与空间五次Bézier曲线的导函数在Bernstein基下分别对应的向量型系数,形成向量等式,再根据Bézier曲线导函数的系数与其控制多边形顶点的关系,引入自由参数建立五次Bézier曲线导函数的系数与首末端点的等量关系,并与前述向量等式组成方程组。通过求解方程组可得一段由G1 Hermite插值构造出的满足由中间条件给出的首末端点数据且G1连续的PH拟合曲线,并给出了数值实例。此构造方法直观,有多个自由参数可对曲线进行拟合效果的形状控制,且通过数值实验拟合效果较好。     

压阻式压力传感器实时自校正方法研究

目前的传感器误差校正方法,由于都是以传感器初始标定数据作为依据,从而随着使用时间的增加,传感器参数发生变化,其校正误差会逐步增大。针对这种情况,研究了用多基准恒流源模拟标准压力自动对传感器进行标定得到实时输出特性曲线,并据此求得测量压力。实验结果表明:该校正方法切实可行,若采用4个基准源校正,可在一定的温度和压力范围内实现0.15%的精度。     

自适应卡尔曼在延长土壤墒情监测节点寿命中的研究

土壤墒情的WSNs监测节点由于工作环境的制约，一般采用一次性的干电池供电，节点的电源供应受到约束。针对节点使用寿命短的问题，方法提出了一种网络传输效用和使用寿命的折衷优化方法。通过卡尔曼滤波器对数据进行状态预测和稳定识别，在保证数据传输效用的同时，降低单个节点的数据发送次数和频率，进而延长节点的使用寿命。通过实验从平均发送频率和均方误差两个方面对方法进行评价，结果表明，方法在保证传输效用的同时，能自适应地动态降低发送次数和频率，经过测试和计算，每减少收发一次能延长休眠时间19927.3 ms，延长监听时间为17.3 ms，取得良好效果，方法在延长农业土壤墒情的监测时间方面提供了一定参考。     

基于激光雷达的气浮台定位系统设计与实现

设计并实现了一种基于嵌入式平台的激光雷达定位系统,用于特定场景下气浮台的定位与控制.系统主要由激光雷达传感器,DSP嵌入式控制器以及气浮台组成.DSP获取并处理激光雷达传感器原始数据、识别目标特征点、解算坐标值、实现对气浮台位置的实时控制.文章给出室内环境特征点的提取方法、雷达坐标系与系统坐标系坐标转换算法,采用最小二乘法对识别点曲线拟合,并提取有效坐标点,解算物体坐标.实验结果表明,系统的平均定位误差为5 mm,角度误差小于1°,满足气浮台姿态控制所需的定位精度.     

谐振式光纤陀螺偏振波动噪声的温度特性

光纤环形谐振腔环境温度变化带来的偏振波动噪声是影响谐振式光纤陀螺检测精度的主要光学噪声源之一,通过控制谐振腔温度,可以使偏振波动噪声得到有效抑制.为了抑制偏振波动噪声,减小R-FOG精度受FRR温度变化的影响,从理论上分析了谐振腔温度变化对谐振曲线、解调曲线的影响;针对不同温度下光纤环的谐振特性、解调曲线特性、陀螺零偏及零偏稳定性开展了实验,并对实验结果进行了分析.结果表明,谐振腔的工作温度为27.00℃时,两本征偏振态相距最远,总谐振曲线关于谐振频率点对称,谐振频率点检测误差可以忽略;陀螺零偏稳定性近似等于谐振腔温度为25.50℃时的1/100,在150 s的采样时间内达到0.07°/s,陀螺检测精度得到很大提高.