一种全方位移动机器人的运动分析与控制实现

为达到在动态环境下,对机器人进行实时控制的目的,提出一种全方位移动机器人运动控制器的设计方法.以足球机器人Robocup作为实验平台,全方位移动机器人作为研究对象,通过研究具有四组正交轮组成的移动机构运动机理,在将机器人运动进行分析的基础上,以数字信号处理器(DSP)为核心,引入专家比例-积分-微分(PID)速度控制器,实现了对机器人的控制.实验结果表明,该设计方法有很好的实时性和一定的鲁棒性,在实际比赛中,实现了对全方位移动机器人的快速、实时、准确控制.     

RoboCup中截球、控球/带球、传球/跑位的策略

RoboCup机器人足球世界杯赛是近年来国际人工智能和机器人相关领域的研究热点.在RoboCup仿真环境中,机器人的各种策略决定了机器人智能水平的高低,是取得比赛胜利的关键.分析研究了比赛中机器人截球、控球、带球、传球和跑位等5种基本技能并设计了相应的策略.所设计策略通过比赛证明了可靠性,较好地满足了比赛需要.目前,使用这些策略的球队已经成为范例球队,并进入全国前八强,获得赴美参加＂世界杯＂机器人足球赛的资格.     

多机器人混合编队控制

提出了一种将行为控制和反馈控制相互融合的多机器人混合编队控制方法.采用基于行为的体系结构模型,将动态死区和动力学方程控制共同应用于多机器人编队控制中.改善了基于反馈的跟随领航者方法不能快速适应大角度的队形变换的问题.在AmigoBot机器人平台上的实验证明表明该方法具备一定的可行性.     

足球机器人仿真比赛中的进攻队形设计及控制研究

为了加强足球机器人仿真5V5比赛前场的进攻,文章以增强进攻队员之间的动态协作配合为出发点,设计了"3+1"的前场进攻队形及其控制算法.该队形以当前小球位置为核心,根据小球位置计算出当前机器人应该抢占的卡位点;通过对每个机器人进行角色分配,进而使机器人在适当时机做出相应的进攻动作.仿真结果表明,加入"3+1"进攻队形控制后的策略在射门成功率、前场截球能力及防守能力上都有了较大改善.     

多机器人混合编队控制

提出一种将行为控制和反馈控制相互融合的多机器人混合编队控制方法. 采用基于行为的体系结构模型,将动态死区和动力学方程控制共同应用于多机器人编队控制中,从而改善了基于反馈的跟随领航者方法不能快速适应大角度队形变换的问题. 在AmigoBot机器人平台上的实验证明,该方法具备一定的可行性.     

多AUVS协作分布式控制

多水下机器人系统中机器人之间的协调、协作问题的解决是多机器人系统走向实际应用的基本前提之一.针对多机器人协作问题,讨论了一种称为"市场"框架的多水下机器人系统分布式控制方法,给出了基本的假设、概念和优化过程,并在理论上对该框架的收敛性以及计算复杂度控制等基本特性进行了分析和证明.数值模拟主要针对该框架的优化能力、计算复杂度控制以及容错能力等方面进行了深入的试验分析.其结果与基于GA的集中式控制方法对比表明,基于"市场"框架的多水下机器人分布式控制方法与传统的集中控制方法相比具有更好的优化结果和更短的解算时间.     

基于PTR8000的自主式机器人无线控制

针对实际应用中要求实现人对自主式机器人进行无线控制,增强机器人应对能力的问题,介绍了一种PC机对机器人实现无线控制的方式,即PC机通过单片机和PTR8000与机器人成功实现无线通信.提出了无线控制的总体设计方法,编制了发射和接收程序.实验证明,该设计基本取得了最初的设想效果.     

基于神经网络模型的拱泥机器人控制

拱泥机器人是为打捞沉船的关键工序—水下攻打千斤洞而设计的特种机器人.分析了拱泥机器人在水下泥土环境中受力情况,建立了基于MATLAB的拱泥机器人头部的动力学模型.针对拱泥机器人工作环境的不确定性,将传统PID控制与神经网络相结合,建立了一种应用BP神经网络实现PID参数自整定的自适应PID控制模型.控制器由PID控制器、神经网络NNC和NNI组成.神经网络NNC能够根据拱泥机器人动态特性的变化,自动整定PID参数,从而改善了控制性能.神经网络NNI为NNC提供学习的梯度信息.计算机仿真结果表明该方法是有效的.     

具有单目嵌入式视觉的仿人机器人分层控制系统设计

针对仿人机器人的特点,设计了一个具有单目视觉的仿人机器人分层控制系统.通过研究机器人跑步运动的基本原理,在机器人跑步运动中引入手臂摆动姿态,通过最优化跑步过程的总体能效进行步态规划.最后根据FIRA比赛规则,决策系统通过视觉反馈和姿态反馈信息,调用底层动作库,进行短跑运动规划.实验结果表明,该仿人机器人的控制方式效果良好,适合参加竞技类比赛.     

基于分层结构模型的机器人足球决策系统设计

提出了一种基于全局视觉的分层结构模型的机器人足球策略系统,能够适应比赛中机器人数目的变更.介绍了这种分层结构模型的设计以及在机器人足球系统中的应用.通过实际比赛,验证了模型的效率和实用性.     

关于足球机器人系统的工作模式及通讯机制的探讨

机器人足球比赛融合了实时视觉技术、机器人控制、无线电通讯、多机器人协作等多个领域的技术,是研究多Agent系统的标准实验平台,总结了机器人足球比赛中的关键技术,基于Agent思想,对足球机器人系统的两种主要的工作模式即基于视觉的集中控制模式和基于视觉的半自主控制模式进行了分析和比较,探讨了足球机器人的通信机制和推理过程,这些思想不仅适用于机器人足球比赛系统,而且对其它智能机器人系统同样具有指导意义。     

漂浮基空间机器人姿态与末端爪手协调运动的反演滑模控制

讨论了载体位置无控、姿态受控情况下,具有外部扰动的漂浮基空间机器人系统的控制问题。结合系统动量守恒关系及拉格朗日方法,建立了漂浮基空间机器人的运动Jacobi关系及系统动力学方程。以此为基础,借助于反演设计方法,设计出空间机器人载体姿态与机械臂末端爪手协调运动的滑模控制方案。此方案可有效地减少控制系统的在线计算时间,更能满足空间机器人这一时变系统控制的实时、在线要求。数值仿真结果证实了该控制方案的有效性。     

基于机器人足球系统仿真中的碰撞模型

基于机器人足球比赛中最为常见的碰撞问题,作者运用几何学方法提出了机器人之间以及机器人与小球、场地围墙之间的碰撞模型,为构建和开发足球机器人系统仿真平台与机器人的运动控制提供了模型基础。     

足球机器人控制参数整定系统的设计

为了提高足球机器人的运动性能,设计了足球机器人控制参数整定系统．在阐述系统基本原理的基础上讨论了系统的组成,该系统包括测试平台、测试电路和测试软件．讨论了所采用的改进的增量式PID控制算法和通过实验确定参数的方法．实验证明,该系统可以快速地整定系统控制参数．     

球面2自由度机器人的滑模变结构控制

球面2自由度5杆机器人的应用非常广泛,可用于机械数字化仪、微操作装置、灵捷眼和人体关节修复装置等。在球面2自由度5杆机器人运动学和动力学模型研究的基础上,提出了该类机器人系统的滑模变结构控制方法。介绍了球面2自由度机器人的机构和动力学模型。引入决定附加补偿力矩的指数趋近律,建立了球面2自由度机器人的控制算法。提出了外力、质量、转动惯量以及滑模控制参数等对球面2自由度机器人的控制精度和系统稳定性的影响规律,并对球面2自由度机器人进行了控制仿真。仿真表明,控制方法是有效的。在选择合理参数下能避免机器人系统的振荡,且能保持系统的稳定性、鲁棒性和提高系统的运动精度。     

基于矢量势场法的机器人足球路径规划

基于传统人工势场方法,提出了在适应于障碍物和目标都动态变化的机器人路径规划方法。针对机器人足球的特点,在每个时间周期中,球场上的障碍物和边界对机器人产生排斥的位置矢量,球对机器人产生吸引的位置矢量和角度矢量,机器人在这些矢量的作用下,可以产生下一个时刻的路径点,最终每个时刻的路径点形成了机器人的路径。仿真结果表明,所提出的路径规划方法能够满足机器人在动态环境中实时路径规划的要求     

基于滚动窗口的足球机器人传球路径搜索

为了解决足球机器人传球路径的搜索问题,提出了与比赛双方队员控制区域有关的机动圆的概念,并用遗传算法来进行搜索空间较大情况下的传球点的搜索,从而完成了单步传球路径的优化,利用滚动窗口法解决了在实时动态环境下且环境信息无法预测时,足球机器人全程传球路径的搜索．仿真实验和比赛结果证明了该方法的有效性．     

基于自适应遗传算法的足球机器人策略设计

提出了一个基于自适应遗传算法的足球机器人动作规划算法．定义了一个足球机器人的动作集合,根据赛场的实际情况为足球机器人分配角色与任务,然后利用自适应遗传算法为足球机器人选择合适的动作．算法引入了局部搜索,采用了一种高效的适应性评价方法．实验表明,应用新算法的仿真足球机器人动作准确、效果好．     

解决足球机器人运动死锁问题的模糊决策方法

在分析足球机器人比赛中常见的机器人运动死锁现象的基础上,采用双层模糊控制器判断本方机器人是否需要退让,从而主动解决运动死锁问题．通过本方机器人、对方机器人和球的位置关系建立了一系列模糊规则,并通过实验检验了该方法的有效性．