一种基于数据融合的巡检机器人里程计算方法

为克服传统巡检机器人里程计算方法易受行走轮打滑而产生误差的难题,提出了一种基于数据融合的里程计算方法,提高了巡检机器人里程记录的准确性。针对双悬臂对称布置的巡检机器人构型,对其驱动轮打滑机理进行了分析,揭示了驱动轮打滑原因及规律;设计了一组里程测量单元,结合行走轮的编码器计数,提出了一种基于信任度的数据融合里程计算方法。通过在模拟线路和实际线路上进行大量实验,里程计算误差保持在0.15m以内,结果表明该方法有效提高了机器人里程计算的准确性,能够满足机器人定位、巡检及自主运行要求。     

基于STM32的四轮爬壁机器人路径跟踪控制系统

针对爬壁机器人在钢制壁面爬行运动时难以动态设置路径和实时跟踪路径的难题,设计了一种灵活设定、实时跟踪路径的爬壁机器人控制系统。系统由主控制电路和从控制电路两部分组成,主从控制电路以STM32为控制核心,两者之间采用无线通信,利用MPU6050解算竖直平面内角度信息,联合光电鼠标确定当前坐标,将所有的信息加以融合并采用增量PID算法和滤波处理,控制电机使爬壁机器人在竖直平面内按照预设轨迹路径运动。实验结果表明,爬壁机器人在壁面运动时吸附稳定可靠,运动控制系统灵活,可以实时地跟踪输入轨迹,误差在±8%以内。     

基于UWB室内定位的迎宾机器人系统研究

针对室内复杂环境下移动机器人很难实现精确定位的问题,设计了一种基于UWB室内定位的迎宾机器人系统。通过架设4个UWB定位基站,以及安装于机器人上方位置的定位标签,对迎宾机器人进行实时定位。介绍了迎宾机器人的总体结构,对其机械系统和控制系统进行了详细说明;提出了一种融合PID和LQR的移动机器人混合路径跟踪算法。最后对迎宾机器人进行实验,验证整体方案的可行性和有效性。实验结果表明,自主研制的机器人系统软硬件运行稳定可靠,设计的UWB室内定位系统具有小于5 cm的室内定位精度,重复精度小于1 cm;所提出的混合路径跟踪算法具有较快的响应速度,跟踪精度小于5 cm。     

一种基于磁钉和惯导系统的机器人导航控制算法

智能移动机器人能够通过传感器感知环境和自身状态。针对移动机器人变电站巡检的需求,提出了一种基于磁传感器、低精度惯导系统、编码器的机器人导航控制方法。为了校准惯导系统和编码器的积累误差,并标记机器人移动路径,在路径上每隔一段距离设置一个磁钉。在两个磁钉之间根据惯导系统提供的航向控制机器人直行。在磁钉位置,机器人根据磁钉信息校准惯导航向误差及机器人位置误差,并调整机器人航向。该算法所用传感器成本较低,算法简单易行,在工程上易于实现,提高了变电站巡检机器人导航的实时性和定位精度。     

复杂环境下磁弹性微型游泳机器人的路径规划与识别跟踪

磁弹性材料设计的毫米级微型游泳机器人可通过外部均匀磁场实现连续形变来完成游泳动作,通过视觉反馈能提高机器人的路径跟随精度,但在复杂背景下机器人的视觉闭环控制易发生识别错误、跟踪失败等现象。针对上述问题,首先获取复杂环境下的障碍物信息,提出改进RRT*算法(IIC-RRT*)进行路径规划,同时基于环形平滑标签的YOLOv5识别跟踪算法(CSL-YOLOv5),在复杂背景下对微型游泳机器人的中心位置与旋转角度进行实时更新。在此基础上进行微型游泳机器人在障碍物复杂背景下的位置与角度的双闭环伺服控制,试验结果表明,提出的路径规划算法改善了路径生成的效率与平滑性,识别跟踪算法提高了微型游泳机器人的识别稳定性与精确性,为磁控微型游泳机器人在复杂背景下的精确控制提供了新思路。     

护士助手机器人磁导航方法研究

介绍了一种用于护士助手机器人导航的磁传感系统.该机器人由直流伺服电机驱动,采用差动轮系实现转向.烧结型NdFeB磁钉作为固定标示物,被埋在机器人预行驶路径上形成导航线.用于检测磁钉的磁尺由8个磁阻传感器直线固定在有机玻璃板上组成.通过测量磁尺与导航线的相对位置,得到机器人实际行驶路径与预行驶路径的偏差角度,进而可以利用此偏差角度修正机器人的前进方向.实验结果表明:该导航方法实现简单,能比较精确地跟踪磁钉导航线.     

前轮操舵驱动移动机器人前后轮横滑刚度测量

通过对移动机器人进行平面运动动力学及运动学分析，建立平面运动移动机器人稳态圆运动动力学方程组；结合前轮驱动电机编码器、舵电机编码器以及机架陀螺仪分别采集到的前轮移动速度、舵角和机器人本体偏摆角速度，利用牛顿-拉夫森方法对动力学方程组进行求解，得到机器人前后轮的横滑刚度。研究结果为轮式移动机器人横滑特性及动力学研究提供了一种简单有效的手段，对路径跟踪研究也具有一定的参考价值。     

RFID技术在机器人定位系统中的应用研究

为解决移动式机器人使用编码器定位法所产生的累积误差,以RFID技术代替传统光电编码器,以接收信号强度定位法定位,计算目标点坐标,结合灰色预测法对机器人旋转角度有效预测,缩短机器人移动路径。实验证明,相较于光电编码器导航定位系统,在半径4米的移动范围中,灰色导航定位系统能降低误差75.22%,距离误差控制在半径60cm内,有效解决了光电编码器的累积误差问题。     

两栖球形机器人的路径规划策略

两栖机器人的水下路径最优规划是目前机器人运动控制研究领域的热点和难点。本文针对两种基于视觉伺服的广义约束优化(GCOP)和序列二次规划(SQP)的机器人运动控制算法进行对比分析,结合视觉伺服传感器,实现了两栖机器人最佳路径的规划、监测动态目标标定、移动目标监测、水下障碍物识别和目标跟踪。利用球形机器人的结构对称特性及阿基米德浮力原理,并结合模糊控制算法对水舱水位进行实时控制,使球形两栖机器人在水下能实现水下多自由度运动。最后,进行了算法的仿真和水下运动实验。实验结果表明,GCOP算法和SQP算法在相对障碍物的有限距离内,SQP算法规划的路径更加合理;而在达到目标坐标位置上,两种算法的误差为167.5 mm,SQP算法在水下路径规划上更加有效。     

超声电机在机器人关节路径规划中的应用

介绍了机器人多自由度关节的结构和特点,分析了机器人关节的路径规划问题。在此基础上,将超声电机应用于机器人关节路径规划中,并介绍了超声电机精密定位控制方法和基于占空比调节的超声电机简便转速控制方法。通过研究确认,将超声电机应用于机器人关节路径规划中,不需要高精度编码器,就可以使机器人关节达到较高的定位精度。