基于双移动信标的多机器人编队控制算法

针对多机器人在未知环境下的编队控制问题,提出了一种基于双移动信标的多机器人编队算法.该方法在以两个移动信标机器人为领航机器人的基础之上,设计了基于超宽带测距技术的多机器人定位模型,通过摔制从机器人的位姿状态,实现多机器人编队控制,并且设计了多传感器数据融合算法,有效提高多机器人编队的精度.该方法解决了多机器人在未知环境中的编队控制问题,提高了多机器人编队控制的精度.仿真结果表明了该方法的可行性和有效性.     

基于蒙特卡罗方法的除冰机器人作业空间边界提取

设计了一种输电线路除冰机器人的机械结构, 分析了该机构的作业空间问题. 在计算过程中, 引入Monte Carlo方法得到了机器人操作臂的工作空间. 采用该方法可避免对机器人运动方程的求逆解计算, 极大地简化了计算过程. 分析并指出传统的机器人工作空间边界提取方法精度有限, 且存在理论上的缺陷; 提出了一种新的基于局部点象限分布的边界点提取方法, 文中给出的算例表明, 该方法不仅精度高, 并且非常适合于处理机器人工作空间边界问题.     

基于似人特性的机器人拟人臂自主抓取动作规划

针对拟型服务机器人在家庭环境中的自主抓取任务,提出了一种强调运动姿态似人特性的机器人手臂动作的运动规划方法.该方法基于人体工程学中的快速上肢评估准则评价机器人运动姿态的似人特性,并在此基础上以机器人传速速率最优为目标规划机器人持物动作的姿态构型.最后以Motoman SDA10D拟人双臂机器人为例,具体介绍了该方法的应用和规划的结果,规划结果证明了该方法的可行性和有效性.     

足球机器人视觉系统中彩色服装特征的自动获取

本文提出了足球机器人视觉系统中彩色服装特征的自动获取方法.该方法将多色训练服装应用于机器人足球比赛前的训练阶段,通过机器人沿着特定轨迹的运动,实现对整个场地不同位置多种彩色特征的快速自动获取.该方法与单色服装训练方法相比,训练速度可以提高四倍左右,训练阶段允许场地上其他机器人的存在,使该方法的实用性得到提高.     

基于Server Push技术的机器人远程控制方法研究

提出了一种基于Server Push技术(服务器推技术)实现的机器人远程控制方法,并利用该方法建立了一种新型的开放的基于Internet的机器人远程控制系统模型.该模型实现了实时的远程数据采集及高速的控制信号响应,更适合进行在线实时机器人远程控制.基于该系统,完成了以六自由度关节机器人为对象的远程控制试验,试验表明该模型系统在信号采集的实时性、控制指令响应时间等系统参数均优于传统系统.     

一类不满足Pieper准则的机器人逆运动学解析解获取方法

当机器人构型不满足Pieper准则的时候,传统的运动学建模方法通常无法求出机器人逆运动学解析解.针对不满足Pieper准则的机器人构型,基于相邻关节轴换位前后正运动学结果不变的准则,提出一种全新的运动学建模方法——相邻关节轴建立顺序换位法,并给出了适用该方法的机器人构型条件.以一种不满足Pieper准则的微创腹腔手术机器人为例,应用该方法求解出其精确的解析解,并通过Matlab Simulink仿真验证了该方法的正确性.     

用于复杂管道内表面喷涂的冗余机器人轨迹避障规划

本文旨在系统地解决长臂冗余机器人喷涂复杂管道内表面的避障问题.首先基于空间插值提出在线碰撞检测方法,该方法不仅适用于不同形状的管道,而且检测精度随着模型采样密度的增加而增加.机器人末端连杆位姿由目标点位姿约束确定,不能通过机器人的冗余自由度进行避障调节.针对喷涂机器人末端必然碰撞情况,提出放宽目标点姿态约束的方法,利用碰撞检测确定末端最快避障方向,计算最小姿态变化矩阵,达到该情况下的避障要求.同时利用管道虚拟轴线与各关节最快避障方向优化冗余机器人其他关节的避障能力.喷涂复杂管道内表面的仿真实验验证了本文方法的有效性,解决了机器人末端必然碰撞问题,优化了机器人的避障能力.与现有方法相比,该方法可以处理更为复杂的管道避障问题.     

基于相对方位的多机器人合作定位算法

研究了在未知环境中,利用扩展卡尔曼滤波方法融合内部传感器信息与机器人之间的相对方位观测量,同时定位队列中每个机器人的问题.通过机器人队列共享相对方位观测量,融合不同平台感知的信息,可有效地提高整个队列的定位精度.分析了该方法与机器人分布和运动的关系及存在的缺陷,针对这一问题,提出了改进措施,从而使该方法的可靠性和实用性得到增强.仿真实验验证了改进方法的有效性.     

基于Kinect的机器人织物抓取系统

现有纺织行业自动化水平较低、劳动力成本高,机器人代替人工必将成为必然.本文研制了基于Kinect的机器人织物抓取系统.利用Kinect传感器获得织物图像,应用CamShift算法找出目标织物,获得该目标织物的质心,应用机器人运动学将此质心坐标转换为机器人运动参数,实现机器人对织物的抓取.实验结果表明,该方法能够快速准确获得目标织物质心的三维坐标,较双目视觉机器人系统具有优势.     

一种基于人工力矩的动态队形控制方法

本文首先定义了距离最优对应.给出了求距离最优对应的方法一淘汰法的模型、原理和详细步骤.从而得到了一种确定各机器人对应节点的较优准则.然后为了使机器人在运动过程中,既能避开各种障碍,又能最终得到目标队形,定义了两种新人工力矩.并基于人工力矩为各种机器人分别设计了运动控制器.最后基于上述成果.提出了一种一般性的动态队形控制方法.该方法不但能动态地控制机器人队形,且由于优化了机器人的对应节点,所以优化了队形的形成时间.仿真结果表明该方法是可行且有效的.     

基于人工免疫系统的异构多机器人联盟形成

对动态环境下多机器人联盟形成问题进行了研究,提出了一种基于人工免疫系统的异构多机器人联盟形成方法.该方法在对比人工免疫系统与多机器人系统相似关系的基础上,利用人工免疫系统的隐喻机制为面向动态感知任务的异构多机器人联盟形成问题提供了一种新的思路和解决方法.进行了未知非结构化环境下的多机器人协作搜集仿真实验,仿真结果表明所提方法可以使多机器人系统自主地形成机器人联盟以完成动态感知任务,提高了多机器人系统执行任务的效率.     

具有加速度反馈的机器人伺服系统的鲁棒性控制

本文提出了利用加速度反馈实现机器人伺服系统的鲁棒性控制.作者从动力学及工程角度详细地讨论分析了该方法,证明了该方法对机器人的强耦合及变惯量和抑制作用.并具体实现了利用此方法实现     

含被动高副的冗余驱动并联机器人优化设计

针对具有平移和旋转混合自由度的冗余驱动并联机器人,提出一种优化设计方法.首先,介绍了仿人类口颌设计的并联机器人,由6-PUS(prismatic-universal-spherical)并联机构模拟6条主要咀嚼肌,2个被动高副模拟下颌关节.针对机构含被动高副的特点,利用末端执行器上的3点描述位姿,建立其量纲一致的雅可比矩阵.基于机器人结构和尺寸对速度误差传递性能的影响的分析,给出了该冗余驱动并联机器人的优化方法.设置性能参数对该冗余驱动并联机器人进行了尺寸优化设计,与优化前机器人机构相比全局误差标准差下降了39.83％.结果表明所提出的优化设计方法提高了并联机构的速度传递性能,并可以扩展用于其他机器人的优化设计.     

基于机器视觉的工业机器人定位系统

建立了一个主动机器视觉定位系统,用于工业机器人对零件工位的精确定位.采用基于区域的匹配和形状特征识别相结合的图像处理方法,该方法经过阈值和形状判据,识别出物体特征.经实验验证,该方法能够快速准确地得到物体的边界和质心,进行数据识别和计算,再结合机器人运动学原理控制机器人实时运动以消除此误差,满足工业机器人自定位的要求.     

基于麦克风阵列的储罐内爬壁机器人定位技术

为提高储罐内爬壁机器人的智能水平及作业效率,研究设计了基于被动声定位技术的机器人定位系统.该系统利用麦克风阵列拾取机器人发出的声信号,运用改进的时延估计定位方法处理信号,从而定位爬壁机器人.介绍了系统涉及的语音信号处理方法,并利用卡尔曼滤波算法处理定位数据.实验表明15m内该系统的定位距离误差不超过12cm.     

面向冗余机器人实时控制的逆运动学求解有效方法

针对7自由度冗余机器人实时运动控制,对机器人逆运动学提出了一种新的求解方法.采用位姿分解方式,使7自由度冗余机器人逆运动学简化为4自由度位置逆运动学求解.在梯度投影法得到位置优化解的基础上,利用机器人封闭解公式求得一组优化解.通过对7自由度机器人仿真分析,表明了该方法的有效性.     

基于力感知的结肠镜机器人柔顺控制

人体肠道具有相对浮动性,形状及位置不完全固定,为了提高结肠镜机器人进行内窥镜检查时的安全性以及可靠性,本文研究了一种基于力感知的结肠镜机器人柔顺控制方法.首先分析及设计了符合结肠镜机器人本体表面结构的压力传感器,然后基于肠道生物力学特性以及机器人关节耦合关系分析,提出其柔顺控制算法.最后,搭建机器人控制系统进行实验,验证该控制方法的可行性.实验结果表明,该柔顺控制方法可有效实现机器人对肠道壁接触压力的感知,使接触压力始终保持在阈值之内,提高了结肠镜机器人肠道检查过程中的安全性和可靠性.     

基于扇形扫描的机器人避障算法

结合足球机器人比赛的具体应用背景,提出了一种基于扇形扫描的机器人智能避障方法,该方法是先对机器人前进方向进行扇形扫描,确定障碍物的位置,然后进行路径规划,确定局部目标点,最终目标点由一连串局部目标点构成.经仿真和实践证明,该方法是有效的局部路径规划.     

多机器人协作探索的改进市场法

针对提高机器人对未知环境的探索效率需要通过协商来解决多个机器人之间的任务分配问题,提出了改进市场法.该方法利用机器人提交的标的信息,采用数据融合方法更新其他机器人的本地地图,在连通条件下计算原先无法计算的花费,而且未增加额外的通信量.另外,还提出用目标点切换率这一新指标来衡量机器人之间的协作程度.仿真实验结果验证了改进算法优于原先的市场法,并说明了该算法适用的环境.     

基于似人特性的拟人臂机器人自主抓取动作规划

针对拟人臂机器人在家庭环境中的自主抓取任务,提出了一种强调运动姿态似人特性的拟人臂动作的规划方法.该方法分为两个部分,构型规划和运动规划,构型规划基于人体工程学中广泛使用的快速上肢评估准则评价机器人运动姿态的似人特性,并在此基础上以机器人末端传速速率最优为目标规划机器人运动过程中的关键构型.运动规划结合了Fitts定律和似人运动模型规划了机器人末端的空间轨迹.本文最后以Motoman SDA10D拟人双臂机器人和Mitsubishi PA10机器人为例,具体介绍了该方法的应用和规划的结果,规划结果证明了本方法的可行性和有效性.