Research on the Decision - making of Autonomous Robots Based on the Self - awareness

研究复杂多变环境下自主机器人的决策控制.为了提高机器人的适应能力,对机器人特性进行了深入分析,提出了通过模拟人类自我意识在机器人上面建立自我意识来提高机器人的自主性的新思路.首先建立机器人自我意识的模糊推理模型,输出就是当前状态下机器人的自我意识,然后输入到CMAC网络中进行学习,最终改善机器人的综合性能.通过对建立的模型进行Matlab仿真实验证明了这种方法的有效性,为提高自主机器人的控制性能提供了新的方法.     

基于单目视觉的自主牵引机器人研究

采用单目相机设计了一种在空间内能够跟踪靶标的自主移动机器人系统,它主要包括单目视觉系统、移动机器人平台、无线模块、上位机及控制软件。上位机控制软件首先对通过无线图像采集模块获得图像进行图像处理与特征提取,获得靶标的在图像坐标系下的当前位置信息,然后与靶标的目标位置进行比对,获得机器人的运动控制量,进而控制机器人始终跟踪靶标,从而实现了基于图像的机器人在空间位置控制过程。     

基于全自主机器人避障控制方法的研究

介绍了全自主机器人避障控制的基本方法,对目前应用在全自主机器人避障过程中比较普遍的几种控制方法进行了详细的阐述并对各自的优缺点进行了评价。     

自主移动清洁机器人运动学性能研究

设计了自主移动清洁机器人的运动机构，建立了机器人的运动学模型，并对机器人的运动学性能进行了理论分析与实验研究。     

半自主侦察机器人研究

结合防化侦察机器人的研制，分析了半自主侦察机器人的功能需求和移动平台、感知系统、电子系统、人机交互系统等主要功能部件的作用，设计了一个层次式的、具有模块化、网络化、局部智能等特点的电子系统硬件结构，提出了融合层次式控制体系和基于行为的控制体系优点的混合式半自主侦察机器人体系结构，最后讨论了当前半自主侦察机器人在车体结构、智能行为、基于信息融合的环境感知和运动控制、导航、人机接口等方面的研究内容。     

基于SLAM的爬壁机器人自主移动研究

目前在研的爬壁机器人基本采用遥控模式进行控制，尚不具备全自主移动功能。针对大型钢结构外表面巡检、涂装等作业，提出了一种基于SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)的自主移动模式。通过建立机器人相关模型，在完成SLAM建立环境地图的基础上，实现基于路径规划算法的自主移动，并通过试验表明在室内环境下，Cartographer算法得到的地图边缘和障碍物细节更加完整，建图准确度更高，其相对误差绝对值的最大值为2.67%，算法可信度高。自主移动试验中，爬壁机器人基本能够到达目的地，符合机器人进行巡检等工作的需要，表明基于SLAM的爬壁机器人应用于大型钢结构自主移动具有可行性。     

基于虚拟力的冗余度机器人自主避障研究

针对具有末端位姿约束的冗余度机器人,提出了一种实现障碍回避的新方法。该方法将虚拟力和多体动力学引入冗余度机器人的自主避障中,机器人在避障力、任务路径吸引力等综合作用下实时地回避障碍物。避障算法对机器人的工作区域进行划分,并实现末端关节避障力的精确计算。该方法使障碍回避过程不再依赖于运动学优化,提高了系统的实时性。     

我国自主/遥控水下机器人研究现状

随着科学技术的不断进步，我国在水下机器人领域取得长久、持续的发展，各种类型的水下机器人日益增加。其中，自主/遥控水下机器人（ARV）作为水下机器人发展过程中的一种新型混合式水下机器人应运而生，其融合了自主水下机器人（AUV）和遥控水下机器人（ROV）的功能，既可以携带通信电缆，又可以自带能源，具有自主与遥控相结合的多种作业模式的特点，在最近几十年被广泛研究并取得了优异的成绩和重大的进展。重点介绍了我国自主/遥控水下机器人的研究现状和应用案例。     

全自主机器人垂直异构双目视觉研究

针对对称式双目视觉系统在RoboCup足球比赛中的局限性，在研究AS—R自主机器人单目活动视觉的基础上，建立了垂直异构双目视觉系统，实验结果表明，垂直异构双目视觉系统是可行有效的，结合小波变换、边缘检测和轮廓提取等技术，能提高机器人在复杂环境中的自主工作能力。     

变电站机器人沿轨道自主巡检的方法研究

为了克服对未铺设道路的变电站巡检的困难,设计了一种能导电和传输数据的巡检轨道,提出了一种机器人沿轨道运动并对变电站设备进行自主巡检的方法,机器人通过在轨道上移动,收集选定目标的热图像,并处理数据和预测电气元件的机械强度,从而实现对电气元件的故障诊断。将设计的自主巡检机器人识别的热图像测量结果与美国FLIR SC660红外热像仪的测量结果进行了比较,结果表明,该机器人能准确识别部件和测量部件的温度。     

欠驱动机器人研究综述

欠驱动机器人是指控制输入小于系统自由度的机器人,具有重量轻、成本低、能耗低等众多优点,目前已引起学者们的广泛关注。重点介绍了欠驱动机械臂在动力学建模、动力学特性、可控性分析、轨迹控制和系统的稳定性、鲁棒性研究等方面的发展现状,并对欠驱动机器人的研究方向进行了展望。     

基于模糊控制的水下自航行器着陆策略分析

由于所携带能源总量的限制,目前水下自航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV)不能满足长时间海洋环境测量的要求.为了有效地减少能耗,解决AUV工作时间短的问题,提出一种具有变浮力系统、能够着陆坐底的小型AUV.该AUV通过着陆坐底实现定点测量,可以利用有限的能源实现长时间的海洋环境监测.基于此,对AUV的着陆策略进行研究.在对注水自由下沉着陆策略进行分析的基础上,分析水舱注水量与着陆速度、着陆时间以及着陆俯仰角的关系.最终选择控制注水着陆策略作为AUV的水下着陆方案,并基于模糊控制设计着陆控制器.该方法根据AUV距离海底的高度和俯仰角通过模糊推理来控制AUV水舱的注水量,可以使AUV以较短的时间着陆于海底,同时又将着陆速度和着陆俯仰角控制在很小的范围内,满足了AUV安全着陆的要求.仿真和水域试验结果证明了采用该着陆策略的可行性.     

工业机器人的应用研究

介绍了工业机器人的发展历程、应用现状,并对工业机器人技术的未来发展趋势做出了展望。随着经济和科学技术的不断发展,生产自动化、智能化已经成为了社会发展的必然趋势,由更加智能的生产工具来代替人工进行生产也成为了生产力发展的必然要求,为了满足日益增长的生产力需求,在此前提下工业机器人应运而生。随着工业机器人技术的不断发展,工业机器人已经开始广泛的应用于社会生产的各个领域。     

基于MATLAB-Robotics工具箱的工业机器人轨迹规划及仿真研究

对Cincinnati T3-746工业机器人的运动学轨迹规划进行了分析与仿真。通过实验对该工业机器人的三关节的关节轨迹进行了三次多项式插值运算。利用MATLAB-Robotics工具箱对该工业机器人进行了建模,实现了对工作空间内任意直线、圆弧轨迹拟合插值运算。通过运动学正反解的计算,得到了实时的关节空间坐标的数值解。为该工业机器人进一步的研究和应用提供了理论分析依据。     

基于人工免疫反馈的自治水下机器人推力器控制

推力器是水下机器人系统的关键要素,其推力建模和控制是进行水下机器人控制和仿真的核心。针对简化的自治水下机器人(Autonomous underwater vehicle,AUV)推力器控制系统的推力响应实时性不高和抗干扰能力不强的缺点,提出一种基于人工免疫反馈的AUV推力控制方法,该方法不受推力器水动力试验和理论计算的困难性的缺点影响,具有较好的实时性和鲁棒性,可为AUV运动控制、状态响应、控制系统开发等提供控制方法。针对流线型AUV原型样机CRanger-2,在简化推力模型的分析基础上,利用该控制策略,建立推力实时调试系统,在不同大小推力和不同干扰情况下进行推力控制仿真分析,得到推力器推力的控制响应曲线。通过对无刷直流电动机进行控制进行验证,结果表明该控制策略能有效地控制推力器推力,可为工程实践提供参考依据。     

遥控移动机器人触觉感知接口的实现

传感器技术在力反馈方面的发展促进了遥操作移动机器人技术的发展,在原有遥控技术基础上,增加了力反馈传感器,这样提供给远方操作者的除了图像和导航信息外,还有触觉信息,因此改进了遥控性能,文章描述了用力反馈操作杆实现的移动机器人触觉感知接口的软硬件实施方法,及通过网络实现的遥操作。     

模糊控制在工业机器人中的应用研究？

工业机器人各关节之间关系十分复杂,其转动惯量随着运动位置的变化而变化是非线性控制。要使工业机器人的各关节达到高精度、无超调及快速平稳控制是技术难题。通过介绍工业机器人模糊控制系统的结构及其模型建立的过程,分析了机器人模糊控制的关节控制系统及调节特性。实践表明将模糊控制应用于工业机器人控制可以达到良好的控制性能要求。     

工业机器人喷涂运动学仿真研究

为了提高工业机器人设计分析效率,降低昂贵的机器人开发成本,利用虚拟样机技术对机器人进行了运动学仿真,提出了机器人的轨迹规划。根据HA006型工业机器人的结构特点,建立了基于D—H连杆坐标系的机器人运动学模型,利用MATLAB软件的机器人工具箱构建机器人对象,求解机器人基于关节坐标和直角坐标的轨迹规划,并通过SolidWorks软件进行连续路径喷涂轨迹规划的运动学仿真与分析,较为直观地观察机器人工作姿态和运动轨迹,得到机器人运动性能的实时状况。试验结果表明,该方法可以清楚地判定机器人运动方案的合理性及轨迹规划及控制算法的可行性,有效地提高了工业机器人的设计效率。     

基于环境感知的果园机器人自主导航技术研究进展

随着老龄化比率逐年上升,熟练操作农业技术的劳动力减少,果园机器人的应用和推广可提高水果生产效率,降低劳动力成本,导航技术是果园机器人的基础和核心.环境感知技术和导航控制决策是弱卫星信号环境条件下导航技术的重要组成部分,主要分析了视觉导航技术、激光雷达导航技术、卫星导航技术等环境感知技术和PID控制、网络神经控制、模糊控制等导航控制决策,提出了目前导航技术所面临的问题,并展望了未来果园机器人自主导航技术的发展趋势.