旋翼空中机器人系统架构及设计

设计并验证了某型旋翼空中机器人的系统架构。整个空中机器人系统由直升机和地面站两部分组成。直升机是空中机器人的主体,可以自主飞行并完成指定任务。地面站用于监控无人直升机的飞行,并实现人机交互等多项功能。此外,地面站还可通过视觉导航系统引导直升机的自主着陆。直升机与地面站之间通过指令数字链路和视频模拟链路进行信息交互和实时通讯。经实际飞行验证,该空中机器人系统具有鲁棒和实时的特点,能实现直升机自主飞行和自主起降功能。     

小型四旋翼飞行器试验平台设计

为了实现小型四旋翼飞行器的自主导航,进行自主飞行的相关试验,并为控制器设计和微小型导航系统性能试验等研究工作提供实体验证平台,开展了小型四旋翼飞行器系统的设计.完成了系统的模块化设计,进行硬件电路设计和调试以及平台的搭建,实现导航、控制、通信等功能模块的集成.设计PC机监控软件,完成了基于USB HID协议的操纵杆数据读取,对操纵杆遥控控制模式下小型四旋翼飞行器进行实时监测,实现人机交互、控制方式选择、对飞行姿态和路线的设置、飞行器导航参数的显示等功能,开展了飞行试验,验证所设计平台各功能模块的可行性.     

四轴飞行器视觉组合导航系统设计与实现

为实现四轴飞行器的自主飞行,设计了该视觉导航系统;采用基于ARM处理器的飞行控制器和导航控制器的双CPU结构,提高了系统的运行速度;飞行控制部分采用四元数解算姿态,运用经典的PID控制设计了X、Y、Z三个轴的PID控制器进行整个系统的飞行控制;导航部分采用不敏卡尔曼滤波(UKF)融合惯导位置和视觉位置,从而给出载体最优位置,提高导航精度;实验结果表明,基于图像和惯性导航的视觉组合导航方式可使导航精度保持在0.5m内,同时整个系统具有较好的快速性和稳定性。     

双臂空间机器人协调操作运动控制仿真系统的设计与实现

阐述了双臂自由飞行空间机器人闭链式协调操作运动控制实验平台的建立方法。将VC 6.0、OpenGL、Matlab和Matcom四种软件融合起来,搭建FFSR(自由飞行空间机器人)系统实验平台;通过运动控制算法描述了机器人双臂协调操作目标物的动态特性,给出了机器人本体中心的位置姿态和转角的变化曲线,验证了该运动控制算法的正确性,以及编程效率的优越性。     

独立驱动的仿鸟扑翼飞行机器人的系统设计与实验EI北大核心CSCD

扑翼飞行机器人模仿自然界中的飞行生物,通过扑动翅膀拍打空气驱动飞行.它们机动性好、飞行效率高、噪音小,在某些应用场景比传统的固定翼飞机和旋翼飞机更有优势.目前扑翼飞行机器人的研究大多集中在机理研究和理论的建模与控制,鲜有实现室外的自主飞行,难以应对复杂的实际应用需求.在本文中,设计了一种独立驱动的仿鸟扑翼飞行机器人USTBird,通过两个舵机独立驱动左右翅膀可实现无可控尾翼的机动飞行.通过搭载自主设计的微型飞控板、GPS以及惯性导航模块,采用PD控制实现了扑翼飞行机器人的室外自主巡航飞行.设计了针对扑翼机器人的轻型两自由云台,很大程度上消除了机翼扑动飞行引起的图像抖动问题.针对机身振动和GPS测量误差带来的位置误差,采用无迹卡尔曼滤波算法对GPS采集的位置信息进行估计,提升了位置估计精度.设计了面向扑翼飞行机器人的地面站系统.考虑到扑翼飞行机器人存在的转向滞后问题,对偏航角设计双闭环分段PD控制器,最终实现了在外圆半径40 m和内圆半径10 m的圆环内的自主巡航任务.     

基于模糊控制信息融合方法的机器人导航系统

本文提出了一种基于模糊控制和信息融合的自主式移动机器人导航系统的实现方法。采用表格查询的模糊控制方法,对导航系统中的多传感器信息进行融合,实现了机器人的路径跟踪和自动纠偏的功能。该系统具有实现简单、响应快、鲁棒性好等特点,仿真实验和实际运行结果表明了该系统在具有引导线的环境中能有效实现自主式移动机器人的导航。     

双臂自由飞行空间机器人自主控制系统仿真

该文重点介绍了所开发的双臂自由飞行空间机器人自主规划运动控制仿真系统的构成、各模块的功能以及自主规划算法。为研制和开发自由飞行空间机器人及其地面实验平台提供了理论依据。     

基于VC的飞行仿真器导航仿真系统开发

飞行仿真器导航系统为飞行仿真器的其他系统提供重要的相关信息,包括飞机的位置、高度、速度、加速度以及飞机当前姿态等参数,飞行仿真器导航系统的研究是飞行仿真器研究开发的一个重要部分,本文基于vc++6.0,采用模块设计方法,开发了无线电导航系统仿真系统,利用GL studio制作虚拟导航显示仪表,显示导航参数,引导飞行员按照既定航线飞行.经过调试,该系统能够满足飞行仿真器无线电导航仿真的要求.     

基于模糊控制信息融合方法的机器人导航系统

本文提出了一种基于模糊控制和信息融合的自主式移动机器人导航系统的实现方法.采用表格查询的模糊控制方法,对导航系统中的多传感器信息进行融合,实现了机器人的路径跟踪和自动纠偏的功能.该系统具有实现简单、响应快、鲁棒性好等特点,仿真实验和实际运行结果表明了该系统在具有引导线的环境中能有效实现自主式移动机器人的导航.     

空间机器人的主从和自主控制

本文在回顾空间机器人控制系统结构标准(NASREM)的基础上,根据空间机器人未来的应用前景,讨论了遥控主从和监控自主两神控制方式的实现以及必须解决的问题。     

基于粒子滤波的无人机自主轨迹视觉导航控制方法研究

针对现有无人机导航控制方法存在的控制效果不佳的问题,本文提出一种基于粒子滤波的无人机自主轨迹视觉导航控制方法研究。利用粒子滤波算法,实现对无人机自主轨迹视觉导航控制方法的优化设计。采用栅格法构建无人机飞行环境地图,根据无人机的机械组成结构和工作原理,构建运动状态模型。利用内置的摄像机设备采集视觉图像,执行图像灰度转换、几何校正、滤波等预处理步骤。通过对视觉图像的特征提取,判断当前环境是否存在障碍物。利用粒子滤波算法确定无人机位姿,结合障碍物识别结果规划无人机的自主飞行轨迹。将位置、速度和姿态角的控制量计算结果,输入到安装的导航控制器中,完成无人机的自主轨迹视觉导航控制任务。通过实测分析得出结论：应用设计的导航控制方法,其位置误差、速度误差以及姿态角误差均维持在预设值以下,即设计的导航控制方法具有良好的控制效果。     

交会对接视觉相对导航系统半物理仿真

飞行器自主交会对接最终逼近段,通过视觉导航系统可以精确测量两飞行器在对接过程中的相对位置和姿态。根据飞行动力学建立相对导航观测模型和状态模型;设计基于微型可见光对接敏感器的相对导航算法;应用扩展卡尔曼滤波器(EKF),并采用simulink软件模块建立相对导航算法的模型;采用实验室的光电组合测量与相对导航系统成功的进行了地面半物理仿真。实验结果表明,导航半实物系统能够为两个交会对接航天器提供足够精度的相对运动状态信息。     

面向医院的移动机器人导航系统设计

本文设计了一种采用RFID和机器视觉相结合的自主移动机器人导航系统.该系统在搜索和识别走廊内RFID标签和门牌号的基础上实现自定位和导航.本文首先给出了移动机器人导航系统的整体设计,然后分别给出了基于RFID辅助定位方法和基于DSP的门牌号识别方法,最后在博创UpVoyager移动机器人平台上验证了本系统的有效性.     

基于双目协调的小型全自主足球机器人导航

对所开发的小型全自主足球机器人只依靠双目异构视觉进行导航问题进行了研究．建立了双视觉测量目标相对和全局坐标的模型，给出了上目和下目的基本导航方法．然后重点分析了基于双目协调的足球机器人导航数据融合方法和双目协调机理．在所开发的全自主足球机器人上进行的实验及在FIRA的世界杯赛上机器人的成功表现，证明了双目协调导航的有效性和实用性．     

基于ROS的无人配送车导航系统的设计与实现

针对无人配送车在自主导航过程中存在的寻路效率低、避障能力弱、转折幅度过大等问题,该文采用搭载机器人操作系统(ROS)的Turtlebot3机器人作为无人配送车,设计并实现了高效稳定的无人配送车自主导航系统。ROS是专门用于编写机器人软件的灵活框架,对其集成的SLAM算法进行改进,以完成无人配送车在封闭园区环境中的即时定位与地图构建,同时对ROS导航功能包集成的路径规划算法进行改进,使无人配送车在已知环境地图中规划生成出适合无人配送车工作的路径和有效避开障碍物。最后在Gazebo仿真环境中对无人配送车自主导航系统进行测试与验证。仿真试验结果表明,设计实现的无人配送车导航系统能够很好地满足无人配送车在封闭园区中的自主导航功能。     

一种动态未知环境中自主机器人的导航方法

提出一种动态未知环境中机器人自主导航方法,利用少量的人类辅助避免了繁琐的地图描述．该方法分两个阶段：用户引导阶段和自主导航阶段．在用户引导阶段,利用多种传感器信息融合生成局部环境的粗略的极坐标地图,利用它可以得到全局地图,还给出了消除传感器数据误差的方法;在自主导航阶段,利用引导阶段得到的地图在动态环境中进行运动,并给出了运动控制的约束条件以及动态避障的方法．机器人利用该方法可以处理突发的障碍物,还能对路径进行优化,实验结果证明了其有效性．     

一种多飞行器自主编队飞行智能仿真系统研究

为缩小多机自主编队飞行理论研究与实际应用的差距,加快导航与控制系统从设计到产品实现的过程,提出了一种用于多飞行器自主编队飞行的智能仿真系统.该仿真系统采用多通道信息采集设备、多通道星座模拟器、协同飞行仿真控制设备,将真实飞行设备接入闭环仿真,有效验证了导航与控制系统方案的可行性.该仿真系统中,用同一时钟模块控制多通道星...     

移动机器人自主导航系统及上位机软件设计与实现

针对移动机器人自主导航系统,采用C++语言设计了一款基于Qt的跨平台实时数据可视化上位机软件;该软件执行SLAM技术和路径规划算法,实现可视化移动机器人建图与导航过程以及实时读取数据参数等功能;首先介绍移动机器人的硬件结构和功能;其次给出了自主导航所运用到的改进RRT*算法和动态窗口法;在详细叙述上位机软件工作流程的基础上,开发和设计了实时话题显示、读取以及界面可视化等功能;最后基于ROS系统完成移动机器人自主导航功能,并通过实时地图与数据可视化来验证所设计上位机软件功能的有效性。