非完整移动机器人的路径光滑化研究

针对非完整移动机器人的路径光滑问题进行了研究.在传统的路径规划研究中,仅仅考虑某一或某些性能指标,如路径最短、运行时间最少等等,这样规划出的路径存在曲率不连续现象,不能直接用于移动机器人的路径跟踪.文中利用立方螺线作为过渡曲线,对原有路径进行修正,且修正过程中考虑机器人的最小转弯半径约束以及移动机器人的非完整约束,建立的过渡曲线不仅能够保证过渡点处的曲率连续,而且能较好地逼近原有路径.文章最后针对不同初始情况进行了计算,仿真结果表明了该方法的有效性.     

单舵轮AGV路径跟踪控制方法的研究

针对单舵轮AGV路径跟踪问题,建立了其运动学模型和位姿误差模型,以位姿误差和前馈控制作为输入,以舵轮速度和舵轮偏转角作为输出,设计了单舵轮AGV的路径跟踪控制器。考虑到参考路径在直线与标准圆弧过渡处的曲率突变对单舵轮AGV路径跟踪精度和平稳性的影响,设计了一种基于连续曲率曲线的局部路径规划方法,并应用于路径跟踪控制器中。通过仿真和样机实验,单舵轮AGV在稳定状态左右摆差可达,验证了该控制方法的有效性和可行性。     

基于贝塞尔曲线的机器人非时间轨迹跟踪方法

在复杂环境的轨迹跟踪过程中,针对移动机器人不确定时延导致控制品质下降问题,提出基于五次贝塞尔(Quintic Bezier)曲线的移动机器人非时间参考轨迹跟踪控制方法。首先,利用Quintic Bezier曲线对规划路径点进行平滑,并根据连续约束进行优化,完成多段Quintic Bezier曲线的光顺拼接,获得平滑且连续的轨迹;而后以Quintic Bezier曲线参数u作为中间映射量,构建路径长度与轨迹坐标间的状态映射模型,设计移动机器人非时间运动参考量;在此基础上,根据移动机器人运动学模型,提出一种奇异点旋转映射技术,消除奇异点对轨迹跟踪控制品质的影响。实验结果说明,所用方法能提高规划路径的平滑性与连续性,增强移动机器人不确定时延跟踪控制的鲁棒性,避免了奇异点的影响。     

四舵轮移动机器人分段预测路径跟踪系统研究

针对四舵轮移动机器人路径跟踪特点,使用工控机、运动控制卡,基于Visual C++平台开发了一种移动机器人路径跟踪系统。针对四舵轮移动机器人构型,采用速度-几何法建立了机器人运动学控制模型。提出了一种基于最优控制的分段预测路径跟踪算法,避免了对所需参数进行试凑的同时,降低了车体远离目标路径情况下的距离偏差最大超调与纠偏总步数。路径跟踪实验表明,应用所提出的分段预测路径跟踪算法的移动机器人可以较好地跟踪目标路径,相比未使用分段预测路径跟踪算法的多步预测控制,其位置偏差最大超调降低了29.81%,达到35.563mm,纠偏用时降低了38.10%,达到13 s,且定位精度达到11.292 mm、0.51°,可以较好地满足四舵轮移动机器人定位需求。     

B样条曲线曲率简易求解算法北大核心

提出了一种简易曲率求解算法,在对原B样条曲线降阶处理的基础上,直接利用常用的曲率计算公式即可,避免了复杂的求导运算。最后以两条典型的曲线为例,通过仿真实验验证了该算法的可行性。     

基于虚拟墙的移动机器人路径跟踪与实时避障方法

针对变电站巡检机器人等移动机器人在设定路径跟踪过程中的实时避障问题,提出了一种路径跟踪算法。该算法通过引入"虚拟墙"这一概念,将移动机器人的路径跟踪问题转化为沿墙走问题,并通过PD控制和模糊控制实现了机器人对设定路径的精确跟踪。通过将"虚拟点集"与机器人探测到的障碍物点集相融合,实现了机器人在进行设定路径跟踪的同时动态规避路径上的障碍物。在MATLAB中对所提算法进行了仿真,并搭建四轮差动机器人平台进行了实验,仿真和实验的结果均验证了该算法的有效性。     

融合TEB与Stanley的移动机器人路径规划控制算法

移动机器人根据TEB(timeelasticband)算法优化求解出轨迹点序列，然后通过时间差分计算移动机器人所需的控制量，这种方式在实际应用时由于速度与角速度的频繁跳变，导致对阿克曼底盘移动机器人的运行控制不佳、转向不平稳等问题。为了改善控制效果，将TEB下发的移动机器人控制量进行了改进，融合Stanley算法考虑机器人实际位姿与最优轨迹点之间的航向误差与横向误差，定义基于误差的非线性比例函数来求解移动机器人实时跟踪的控制率，以此设计移动机器人的运动控制器，并搭建基于ROS平台的路径规划控制模块进行仿真和实车测试，实验结果验证了所设计融合算法的有效性，可以实现阿克曼形式的底盘移动机器人可靠、平稳的路径规划和运动控制功能。     

轮式移动机器人路径跟踪控制方法研究

针对轮式移动机器人的路径跟踪问题,提出了一种基于动态预瞄的移动机器人路径跟踪控制方法.根据差速轮式移动机器人运动学模型和实时位置信息,建立路径跟踪偏差模型,并采用构建虚拟运动路径的方式设计移动机器人路径跟踪控制方法,结合路径跟踪偏差模型,实时调整移动机器人的运动状态,不断缩小运动过程中的偏差,最终实现路径跟踪.实验结果...     

光纤光栅曲线重建算法中的曲率连续化研究

在医疗内窥镜形状检测方面,传感器的定位精度对病灶的诊断和手术方案的制定起到了关键性的作用。本文在基于利用大长度的光纤光栅曲率传感器进行形状重建的方法上,对抛物、正弦和反正切形式下的理论曲线和实际曲线弧段中的曲率连续化方法进行了优化性研究,提出了三次样条曲率连续化方法。经过实验数据分析得出在算法优化后,对接近光纤光栅弯曲极限的实际曲线弧段中,X、Y方向上使用三次样条曲率连续化法后的坐标点平均拟合精度能够相对提升4.8%和2.2%,成功对二维曲线重建进行了精度改进。同时,曲线的重建响应时间为19 ms,能够满足实时性要求。     

曲率可控双轮自平衡机器人路径规划

为了提高双轮自平衡机器人运动的侧向稳定性,提出了一种适用于狭小空间内避障的,以最大曲率为约束条件的路径规划方法。首先,建立双轮自平衡机器人运动学模型,然后分析其在临界倾斜情况下曲率与速度的关系,确定出双轮自平衡机器人运动轨迹的最大曲率值。利用A~*路径搜索算法生成无碰撞的线段性轨迹,并以考虑最大曲率约束的三次B样条曲线优化运动轨迹。通过案例验证,优化后的运动轨迹曲线满足最大曲率约束,可以使双轮自平衡机器人在无倾斜的情况下,以一较快的速度匀速沿既定轨迹曲线运动且无碰撞。证实了该方法对提高双轮自平衡机器人运动的侧向稳定性具有良好的效果。     

大范围平动并联机器人运动学解耦与速度自适应规划

并联机器人是一种多支链、多关节、强耦合非线性系统,具有高速、高刚度和大负载等明显优势而被广泛应用到工业领域.然而,随着关节数量的增加导致该类机器人运动学解耦和高精度平稳控制的难度较大.为实现大范围平动3-RRRU并联机器人自动化轨迹跟踪和控制的平稳性,针对运动学解耦和速度自适应规划方法展开了系统、深入地研究.首先,应用...     

一种水管机器人的结构和弯道通过性分析

楼房自来水旧有金属管道的内衬涂覆可有效避免水在这种管道内输送时的二次污染,从而为直饮水推广提供必要条件,但在内表面处理后没有合适的技术来进行涂覆质量的检查,利用管道机器人可以实现这一目的.文中主要讨论了直径≤50 mm,曲率半径约75 mm管道机器人的机械结构的设计,并分析了机器人在弯道处的通过性.提出了一种新型的管外驱动的方式,极大地提高了机器人的行进速度和负载携带能力.通过采用SMA(shape memory alloy)作为主动导向驱动,在视觉系统的辅助下能够顺利地通过L型和T型管道.该机器人可望具有良好的越障、转弯能力和行进速度.     

利用光纤曲率传感器重建三维曲面结构

为了实现对弯曲结构的三维空间数据的测量与重建,建立了光纤曲率传感器的准分布式测量系统。对该系统中传感器的布置方式、空间弯曲曲率和扭转角的测量及三维结构重建方法进行了研究。首先,将光纤曲率传感器绕成环形,布置在柔性基底的两个对称表面,组成准分布式测量系统。根据线性叠加原理,同时测量出结构的弯曲和扭转变形。使用光纤曲率传感器提供的弯曲和扭转信息,采用微分几何的方法,建立由曲线切线和曲率确定的运动坐标系,在运动坐标系中根据空间结构的扭转角确定密切平面。然后,在密切平面中进行曲线的弯曲计算和运动坐标系的变换分析,并进行拟合过程的公式推导。最后,对该方法进行了试算验证,并利用准分布式测量系统对两支点间距为500 mm的简支梁进行了结构重建。结果显示,在相邻两检测点进行20点插值时,简支梁曲线的最大偏差为1.1 mm,表明设计的系统和重建方法能够较高精度地实现曲面结构的三维重建。     

基于高性能单片机的循迹机器人控制系统设计

循迹机器人是一种实现较为容易、发展前景广阔的智能导引系统.该文基于16位的高性能单片机,设计了激光导引循迹机器人的控制系统.该系统除了实现稳定高速的循迹功能外,还具有路径规划、避障、无线控制等实用功能,具有能耗低、计算及存储功能强等特点.     

球形机器人轨迹跟踪算法

典型的动态轨迹跟踪算法针对非完整移动机器人提出了一种系统框架,并且在模拟实验中展现了良好的跟踪性能。然而,该算法在2自由度摆球形机器人系统中并未同时实现位置和姿态的收敛。讨论了一种实用的球形机器人轨迹跟踪控制算法．着眼于位置与姿态的同时收敛。受跟踪引导模式的启发．提出了一种适用于球形机器人轨迹跟踪控制的模糊自适应控制方案,并通过MATLAB对提出的轨迹跟踪方法进行了有效性验证。     

环形刀宽行加工圆弧过渡区域算法的研究

基于广域曲率吻合原则,研究了利用环形刀侧铣加工组合曲面圆弧过渡区域的新方法。首先建立环形刀的几何模型,通过调整刀具姿态角,使刀具表面和工件表面在不发生干涉的条件下实现密切接触。通过迭代判断使下行刀轨的驱动线和当前刀轨在精度范围内搭接,实现刀轨的合理编排。最后,以某航空发动机叶片为例计算了刀轨。结果表明,该算法能够精确地加工出圆弧过渡曲面,刀轨之间的没有明显的残高,加工效率较球头刀提高了5倍。