云模型控制器在两轮自平衡机器人中的应用

两轮自平衡机器人控制系统具有高阶次、多变量、非线性且强耦合的特性,因此难以建立精准的数学模型。针对两轮自平衡机器人系统的复杂性,对其平衡控制系统进行了研究,提出了一维云模型控制器的设计方法。运用该方法,成功地实现了两轮自平衡机器人的平衡控制,并比较了一维云模型控制器在三规则和五规则下对系统性能的影响。试验结果表明:一维云模型控制器在两轮自平衡机器人平衡控制系统中具有良好的控制性能和强抗干扰性,五规则控制器具有更加优越的控制效果。云模型控制器成功应用在两轮自平衡机器人平衡系统中,并在试验样机平台体现了良好的平衡性能,为今后云模型控制器的设计提供参考,也推进了云模型控制器在硬件平台实现的进程。     

基于GALIL控制器的踝康复机器人控制系统

介绍了基于GALIL运动控制器的踝关节康复机器人的控制系统。该踝关节康复机器人引入生物融合理念,基于4-UP(Pe)S/PS并联机构,采用PC+运动控制器相对独立运行的并行控制模式,实现踝关节复合康复运动。用户利用PC机实现康复机器人康复运动轨迹的规划,康复运动控制程序的自动编制和运动控制器程序的下载,通过操作面板控制运动控制器相对PC独立地执行程序。这种并行控制模式能够在满足康复运动相对复杂的空间康复轨迹需要的前提下,保证踝关节康复机器人系统的反应速度。该系统成功地用于踝关节康复机器人系统,取得了很好的康复效果,为PC+运动控制器模式的康复系统设计提供了范例。     

自平衡机器人变论域模糊PID控制研究

针对两轮自平衡机器人的动态平衡控制问题,提出了一种可变论域模糊PID控制算法,对机器人体的倾斜角度设计了二级模糊控制器.由第一级模糊控制器利用论域伸缩因子来动态改变第二级模糊控制器的论域,实现了论域随自平衡控制系统要求进行自适应伸缩,能较好地解决自平衡系统控制规则数量与控制精度间的矛盾.仿真结果表明,变论域控制方法动态特性明显优于常规模糊PID控制,使机器人的平衡控制系统具有自适应能力强,实时控制性能好的特点.     

基于TMS320F28069的自平衡机器人控制系统设计

通过分析自平衡机器人的工作原理,设计了自平衡机器人控制系统的硬件电路.将TI公司研制的TMS320F28069作为主控制器,利用外围电路控制自平衡机器人保持自身平衡,并完成前进、后退和转向运动.最后,采用PID控制算法对自平衡机器人的姿态角和电机转速进行闭环控制,大大提高了控制精度.     

一种网络化机器人远程监控系统

本文提出了一种基于网络的机器人远程控制系统,应用系统API函数,开发了视频显示功能,以服务器/客户端模式实现了对机器人的远程操作。通过实验验证了该系统的有效性,为机器人网络化控制提供了一种快速有效的开发方法。     

软实时环境下机器人运动学逆解研究

为有效抑制串联机构的末端振动,使机器人运动系统的运行更加平滑,设计了以PC104为硬件基础、在RTLinux上进行二次软件开发的机器人控制系统。它通过PCI/ISA总线连接上位机和底层硬件接口电路,以控制伺服电机。分别研究了机器人系统的模型,以及在这一软实时系统上采用反变换法+Pieper方法求解机器人的逆运动学问题。通过比较工业机器人在伺服控制、板卡控制和软件控制三种模式下的运动性能,验证了软件方式的优越性,以及其在运动控制领域中的应用价值。     

自平衡机器人的控制系统设计

阐述一种自平衡机器人的系统构成、工作原理和控制算法。本系统主要由机械行走装置、控制系统和传感器3部分组成。控制系统以ATmega128单片机为核心,还包括电池及供电模块、电机驱动器及外围电路。机器人平台位姿的监控采用红外测距传感器,经计算获得姿态信息。通过控制实验,验证了该系统的合理性和有效性。     

一种两轮自平衡机器人比例-积分-微分控制方法

两轮自平衡机器人以其机械结构简单,灵活高效的运动特性,具有广阔的应用前景。本文应用理论力学原理,分析并建立了两轮自平衡机器人的动力学模型。在此基础上,分别针对机器人系统的自平衡控制、速度控制设计了比例-积分-微分(PID)控制器。通过复频域和时域分析的方法,提出了一种简便的PID控制参数的整定方法。根据系统PID控制模型,给出了计算机器人马达输出转矩的理论公式。应用实验表明,该控制方法的平衡和速度控制动态和稳态性能良好,且具有占用机器人系统资源少,PID控制参数整定效率高的特点。     

一种基于平衡原则的多机器人自组织任务分配方法

针对多机器人控制系统难以精确建模、性能指标最优化难等问题,借鉴自然界事物平衡的思想,提出基于平衡原则的决策控制方法,并结合该方法设计一种机器人任务选择策略调整算法.该算法帮助多机器人系统较好地实现任务自组织分配,使系统取得良好的运行效果.     

两轮自平衡机器人的自适应模糊平衡控制

在两轮自平衡机器人系统的平衡控制中,为解决因所建立的数学模型不准确和存在未知干扰而影响控制性能的问题,设计了一种自适应模糊控制方法.首先,运用牛顿力学法建立了系统在斜坡上运动的数学模型.针对所建动态模型的非线性,提出采用单点模糊化、乘积推理机和中心平均解模糊化的方法构建了自适应模糊逻辑控制器,然后通过李雅普诺夫稳定性分析的方法,导出控制器的自适应律.在MA TLAB/Simulink中,对自适应模糊控制的两轮自平衡机器人的平衡情况进行了仿真,结果表明,提出的自适应模糊控制器可以实现系统平衡,并具有自适应能力和鲁棒性,为两轮机器人优化控制提供了依据.     

Hybrid trigonometric compound function neural networks for tracking control of a nonholonomic mobile robot

The purpose of this paper is to propose a hybrid trigonometric compound function neural network (NN) to improve the NN-based tracking control performance of a nonholonomic mobile robot with nonlinear disturbances. In the mobile robot control system, two NN controllers embedded in the closed-loop control system have the simple continuous learning and rapid convergence capability without the dynamics information of the mobile robot to realize the tracking control of the mobile robot. The neuron functions of the hidden layer in the three-layer feedforward network structure consist of the compound cosine function and the compound sine function combining a cosine or a sine function with a unipolar sigmoid function. The main advantages of this NN-based mobile robot control system are better real-time control capability and control accuracy by use of the proposed NN controllers for a nonholonomic mobile robot with nonlinear disturbances. Through simulation experiments applied to the nonholonomic mobile robot with the nonlinear disturbances of dynamics uncertainty and external disturbances, the simulation results show that the proposed NN control system of a nonholonomic mobile robot has better real-time control capability and control accuracy than the compound cosine function NN control system of a nonholonomic mobile robot and then verify the effectiveness of the proposed hybrid trigonometric compound function NN controller for improving the tracking control performance of a nonholonomic mobile robot with nonlinear disturbances.     

开放式三自由度全方位移动机器人实验平台

随着机器人应用的不断发展，移动机器人逐渐成为一个十分活跃的分支，尤其是移 动机器人作为自主智能控制的实验平台，对其控制系统的开放性提出了越来越高的要求．本 文就我们自行设计的面向用户的移动机器人硬件系统和相应的软件平台框架做一下较全面的 介绍，并着重分析软件控制系统的开放性．本系统作为开放的实验平台和教学机器人是适宜 的．     

Motion planning for mobile robots using a laser range finder

We have designed a mobile robot with a distribution structure for intelligent life space. The mobile robot was constructed using an aluminum frame. The mobile robot has the shape of a cylinder, and its diameter, height, and weight are 40 cm, 80 cm, and 40 kg, respectively. There are six systems in the mobile robot, including structure, an obstacle avoidance and driving system, a software development system, a detection module system, a remote supervision system, and others. In the obstacle avoidance and driving system, we use an NI motion control card to drive two DC servomotors in the mobile robot, and detect obstacles using a laser range finder and a laser positioning system. Finally, we control the mobile robot using an NI motion control card and a MAXON driver according to the programmed trajectory. The mobile robot can avoid obstacles using the laser range finder, and follow the programmed trajectory. We developed the user interface with four functions for the mobile robot. In the security system, we designed module-based security devices to detect dangerous events and transmit the detection results to the mobile robot using a wireless RF interface. The mobile robot can move to the event position using the laser positioning system.     

基于达芬奇的移动机器人开发平台设计

针对传统移动机器人的实时性差和扩展性差的局限性,在达芬奇技术的基础上,通过裁减定制,去除冗余的功能,设计了一种移动机器人的开发平台。该机器人系统包括移动机器人需要的视觉系统,并有丰富的运动控制接口以及驱动模块。同时,设计了多传感器融合、无线网络通信、路径规划、运动控制、人机界面等移动机器人的测试软件和应用模块。该移动机器人平台也具有模块化、硬件体积小、功耗低、可移植、可扩展、实时性强等优点。     

基于P2P的移动机器人远程控制系统

将机器人远程控制技术与Internet相结合,引入NAT穿越技术,设计一种基于P2P结构的机器人远程控制方案,并在模拟广域网环境下,搭建P2P移动机器人远程控制系统平台。系统实现对移动机器人的远程P2P控制,将移动机器人反馈的视频数据加以显示,有效利用有限的带宽资源,扩大远程控制端对机器人的控制范围。运行及时延测试结果表明,该系统具有较好的通用性与实时性。     

移动机器人向目标点运动的变增益控制方法

针对控制量受限的移动机器人，研究其向目标点运动的控制问题，提出了移动机器人有效控制的概念，并采用交增益控制方法，使系统的状态单调收敛，最终到达目标点．该方法可有效避免系统收敛于极限环上的情况，仿真结果验证了交增益控制器的有效性。     

Tethered mobile robot for automating highway maintenance operations

The use of a self-propelled mobile robot working in close proximity to a support vehicle for purposes of power, materials, etc. would be extremely valuable for highway maintenance and construction operations. This paper discusses the development of such a uniqe mobile robot system and emphasizes the robot's control system. The wheeled mobile robot is differentially steered and tethered to a support vehicle via a mechanical linkage which has position tracking capability. This mobile robot system has been termed the tethered mobile robot (TMR), and such an approach has the potential for use in a wide variety of highway maintenance operations. An optimal control system applicable to many highway maintenance operations is designed and implemented through the utilization of recently developed servo control technology. Experimental results presented show significant promise for the TMR system.     

基于无线局域网的移动机器人远程控制系统

针对Pioneer3-AT移动机器人的特点,基于无线局域网设计并实现了一种移动机器人远程控制系统。简要介绍了系统的工作原理及移动机器人的体系结构,给出系统服务器和客户端程序的实现流程,最后,通过实际客户端操作实现了移动机器人的远程运动控制、轨迹跟踪以及现场图像信息实时传输显示。     

轮式机器人滑模轨迹跟踪控制器设计

轮式机器人是一个典型的非完整性系统。由于非线性和非完整特性,很难为移动机器人系统的轨迹跟踪建立一个合适的模型。介绍了一种轮式机器人滑模轨迹跟踪控制方法。滑模控制是一个鲁棒的控制方法,能渐近的按一条所期望的轨迹稳定移动机器人。以之为基础,描述了轮式机器人的动力学模型并在二维坐标下建立了运动学方程,根据运动学方程设计滑模控制器,该控制器使得机器人的位置误差收敛到零。     

基于树莓派的无线遥控移动机器人设计及运动控制

本文设计并开发了一种基于树莓派的无线遥控移动机器人,机器人使用手机作为控制端,控制系统以树莓派作为核心控制器,采用Python语言进行程序开发,机器人拥有小车底盘、电机驱动、机械臂、舵机驱动和超声波测距等多个功能模块。系统通过Wi-Fi实现了机器人与手机之间的信息交互,操作者可以无线远程遥控来实现机器人的移动、避障和物体抓取。