基于仿人智能控制的足球机器人圆弧射门算法

提出了基于仿人智能控制的足球机器人圆弧射门算法.通过路径规划保证了射门动作的准确性并在小车的运动学方程的基础上用仿人智能控制实现对机器人的运动控制,使机器人在速度较高时也能较好地跟随规划路径,设计了并编程实现了基于本文算法的足球机器人运动控制器,进行了实际系统实验,证明了其有效性.     

机器人视觉伺服中CMAC学习控制系统研究

根据小脑模型关联控制器（CMAC）收敛速度快,适于实时控制系统的特点,设计了一种基于CMAC学习控制方法的机器人视觉伺服系统。在该系统中,CMAC被用作前馈视觉控制器对常规反馈控制器进行补偿。所提出的CMAC控制器替代图像雅可比矩阵来获得目标图像特征和机器人关节运动之间2D/3D变换关系,通过其在线学习,可以使系统对摄像机标定误差不敏感,从而提高系统的鲁棒性。实验证明了所设计控制系统的有效性。     

仿人预测控制在双足机器人步行控制中的应用

基于零力矩点(ZMP)的预测控制是目前双足机器人步行控制中最先进的方法,但是预测控制需要比较精确的预测模型,在环境扰动导致模型失配时,预测控制的性能下降较快。为了解决这个问题,利用仿人智能控制对环境误差具有较强抑制的特点改进预测控制。探讨了在步行控制中引入仿人智能控制的必要性和仿人智能控制改进预测控制的可行性,并设计了仿人预测控制器。最后通过仿真实验验证了新的控制器对双足机器人步行控制的有效性。     

一维云模型控制器在平衡控制系统中的应用

云模型控制理论是智能控制学科的新兴领域,该理论从提出至今,主要以理论研究和仿真实验为主。针对云模型理论的研究现状,提出了基于单片机的一维云模型控制器的设计方法,应用该方法设计的云模型控制器成功实现了对轮式机器人平衡系统的控制。轮式机器人动态平衡实测数据表明,一维云模型控制器可以保证轮式机器人定位系统具有良好的控制性能和较强的干扰性,证明了该设计的有效性和科学性,为今后云模型控制器设计提供了一定的参考。     

基于遗传算法优化的机器人模糊控制系统

本文提出一种基于遗传算法优化的模糊控制系统并将之用于五自由度关节型机器人轨迹跟踪控制,该系统将五关节的位置误差和误差变化率作为模糊控制器的输入,输出为五关节的转矩,同时采用先进的遗传算法在线优化调整控制器参数,既避免建立复杂的机器人数学模型,又能达到精确的控制效果.仿真结果表明该控制系统用于机器人轨迹跟踪控制具有很好的性能,较好地实现了机器人的实时智能控制,并大幅提高了其控制的自适应性和鲁棒性,最后给出相关的实验和结论.     

柔性关节微操作机器人自适应模糊预测控制

对一种柔性关节微操作机器人系统提出了多输入多输出直接自适应模糊广义预测控制方法,此方法先基于机器人理论模型设计出广义预测控制器,再构造直接自适应模糊控制器逼近广义预测控制器,并用机器人视觉误差信息对控制器参数和广义误差向量估计值中的未知向量进行自适应调整,以增强对建模误差的鲁棒性,并证明了所设计的控制器可使微操作机器人跟踪时变参考轨迹时的广义误差估计值收敛到原点的小邻域内,以达到控制要求,仿真结果验证了此方法的有效性.     

基于滑模控制器的双臂机器人控制仿真

针对工业机械臂运动控制中由于建模误差和未知干扰导致的控制误差问题,基于机器人力矩控制方法,采用滑模控制理论,利用关节角运动误差,设计并搭建机器人控制系统。以安川Motoman-SDA20机器人为例,对该机器人进行了运动学与动力学分析,搭建相关数学模型,并针对该机器人系统设计了滑模运动控制器。在机器人仿真环境VERP与Simulink中搭建联合仿真平台,对虚拟环境中的机械臂进行运动控制仿真试验,验证了算法的有效性。试验对比了逆运动学控制与滑模控制算法效果,同时对滑模控制算法在机械臂定点运动与轨迹跟踪中的控制效果进行了验证与分析。该控制算法计算过程简明、便于设计。利用VERP仿真平台,获得了更加直观的效果,实现了存在较大建模误差与较小控制频率下的机械臂位置控制,角度误差在0. 3 rad以内。该研究对于机器人控制算法的研究与仿真环境的搭建具有借鉴意义。     

基于ROS的大棚除草机器人设计

为了解决人工除草效率低下的问题,设计了一种基于ROS(Robot Operating System)的大棚除草机器人系统。以英伟达Jetson Xavier NX和STM32分别作为主控制器和从控制器,将激光雷达、深度相机和三轴陀螺仪/加速度传感器分别安装在除草机器人的正前方、顶层中部和底层中部,获取机器人行进路线周围的信息和机器人的姿态信息,然后进行分析、处理、3D建图和导航。主控制器与从控制器通过串口通信方式交互命令和数据,协同工作。从控制器通过PID控制算法控制除草机器人运动和机械臂动作进行喷药除草。实验结果表明,在正常的光线环境下,除草机器人能够以0.3m/s的速度进行喷药除草,除草效果良好,系统运行稳定。     

高自由度舞蹈机器人的设计和实现

该设计针对Robocup机器人大赛中舞蹈机器人项目的要求,以51单片机为处理器设计实现了基于舵机的高自由度复杂舞蹈机器人的动作控制,并在此基础上增加对直流电动机的控制来提高其性能。     

滑模控制在两轮机器人平衡控制中的应用

针对两轮机器人平衡控制中鲁棒性要求较高的问题,设计了基于趋近律的滑模变结构控制器;首先对机器人的非线性模型进行线性化处理,再根据线性模型设计滑模控制器,并使用饱和函数的方法抑制系统的抖振,最后在MATLAB/Simulink上进行了仿真实验,并与状态反馈控制器进行了比较;结果表明在参数摄动存在情况下,滑模控制器优于状态反馈控制器.     

用IGA优化的直流电机的仿人智能控制

讨论了当前足球机器人运动控制系统的控制算法对足球机器人运动性能的影响。在分析了足球机器人运动控制系统组成和电机数学模型的基础上,对足球机器人运动控制器采用多模态控制的仿人智能控制（Human-Simulated Intelligent Control,HSIC）算法,利用改进的遗传算法（Improved Genetic Algorithm,IGA）对仿人智能控制器参数进行优化。通过与目前普遍采用的常规PID控制器作对比实验,表明采用IGA参数整定后的HSIC控制器对电机具有更好的控制品质,并改善了足球机器人的运动性能。     

双轮驱动球形机器人的模糊控制设计

双轮驱动的球形机器人由一个两轮独立驱动的内置平衡体和滚动球壳组成。模糊控制设计的目的是将球形机器人控制移动到期望位置。首先,基于拉格朗日方程,建立系统的动力学模型。其次,得益于球形机器人可实现零半径转向,将球形机器人的运动控制任务分解为转向控制与路程控制,并分别使用模糊法设计运动方向和路程控制器。在模糊控制器的设计过程中,采用融合误差作为控制器的输入量,以降低模糊控制器的维度。采用双边论域隶属度函数,设计模糊控制规则。采用重心法进行解模糊化,得到易于实现的模糊控制器。最后,数字仿真试验验证了所提控制方案的有效性。该设计方案易于在低成本控制器上实现,为球形机器人的实际推广应用奠定了一定基础。     

基于模糊自适应控制的全向移动机器人的运动控制研究

由于四轮驱动全向移动机器人轮系分布的特点,四轮之间存在耦合关系,在运行过程中,机器人整体运动的稳定性及控制精度都不佳。针对此问题,本文设计一种基于模糊自适应控制器的误差修正方法,结合模糊控制和PD控制,在线对机器人体进行误差修正,并将整体误差按轮系结构分布合理分配到单个轮子上,从而将整体的误差修正转化为单个轮子的误差修正。通过在Matlab-Simulink环境下仿真实验表明,在使用模糊自适应控制器进行误差修正后,机器人对线速度及角速度的跟随性明显提高,改善了机器人运动控制的精度。     

六足仿生蟑螂机器人设计

介绍了一款基于单片机控制的六足仿生蟑螂机器人。该机器人在外形和足部结构上仿生蟑螂,六足均匀分布于身体两侧,每足给出了3个自由度;机器人的步态采用经典的三足步态法;该运动控制器由STC12C5A60S2单片机和舵机组成,采用多舵机分时控制的方法,机器人能实现按所设计的步态规划进行前进、后退、左转、右转等动作;同时添加了语音模块,机器人能在预定程序下随音乐进行舞蹈动作。     

考虑状态约束与执行器饱和的水下机器人轨迹跟踪控制

针对执行器饱和、模型参数不确定以及海流干扰等因素影响下的水下机器人,提出一种考虑状态约束以及执行器饱和的轨迹跟踪控制器.首先,构建水下机器人水平面轨迹跟踪误差方程;然后,对载体模型参数不确定性产生的模型误差以及海流干扰,设计一个非线性观测器进行估计并用于对控制器进行扰动补偿;接着,引入执行器饱和补偿系统、二阶滤波器以及滤波器误差补偿系统,设计命令滤波反步滑模控制器来控制水下机器人的水平面轨迹跟踪;最后,严格验证命令滤波反步滑模控制器的稳定性并进行数值仿真,验证所提出控制器的有效性.     

4WD-4WS型床椅一体化机器人室内定位与点镇定控制研究

以床椅一体化机器人为研究对象,通过设计相应的运动控制器,并结合所搭建的组合导航定位测控系统,实现了室内环境下的点镇定控制;首先,设计了一种四轮转向-四轮驱动模式的全向床椅机器人样机,并对其运动学进行分析;其次,通过不连续坐标变换,用极坐标形式表示当前位姿与目标位姿间的全局控制误差,并选取合适的位姿误差变量对系统模型进行描述,设计出一种基于位置闭环的全局反馈控制器;继而,根据控制器的需要,设计搭建基于卡尔曼滤波的IMU/UWB组合导航定位系统,实现床椅一体化机器人的全局实时精确定位;最后,采用Lyapunov函数法,对所设计控制器中的控制律进行稳定性分析;MATLAB仿真实验与现场实验均表明所设计的点镇定方法控制效果良好。     

一种小型仿人机器人的设计、制作与舞蹈功能的实现

小型仿人双足机器人是一种机电一体化装置,完成其结构设计、样机制作以及动作编排需要进行系统探索。依托机器人基础知识和专业技术,对该机器人进行了详尽分析,根据仿生学目标进行了机器人自由度分配,且依据研发任务选择了机器人驱动元件,进而使用solidworks软件进行了机器人结构造型设计,并完成了实验样机的结构组装和系统调试。设计了一个机器人“舞蹈”程序,该程序采用分层软件架构方法,设计了驱动层、应用层和执行层,使机器人软件系统的各个部分分工明确,且使机器人在跳舞过程中能够保持各部位的协同运动,同时保证机器人重心稳定,不会摔倒,实现了机器人的“舞蹈”动作。该项工作表明,小型仿人双足机器人的设计方案具有一定的合理性与可行性,对促进青少年掌握机器人技术极有帮助。     

基于机械臂运动学模型的写字机器人手臂写字控制系统设计研究

写字机器人是当前重要的实用机器人之一,为了实现机器人手臂写字功能。此次研究对写字机器人手臂进行了运动学分析,设计了新的机器人运行程序。新程序使用控制器和混合控制,搭建了写字机器人手臂书写控制的仿真模型。新模型能够模拟机器人写字动作,模拟真实机器人工作流程。实验结果表明,通过对仿真模型和写字控制系统的数据测试,使用新程序的写字机器人在书写流畅度和美观度都有所提升,在预测机器人书写轨迹的前期会出现预测偏差值在1～1.2左右。因此,使用控制程序能够使机器人的手臂控制能力得到提升,书写能力得到提升,这对于后续提升写作机器人控制的流畅性具有重要价值。     

基于虚拟位姿迟钝搜索的仿人机器人手臂抓取控制系统的设计

为了使仿人机器人手臂抓取控制系统更加智能化,提高运行效率,设计并实现了一种基于虚拟位姿迟钝搜索的仿人机器人手臂抓取控制系统。系统采用PMAC运动控制器完成机器人运行数据的传递、处理以及对机器人手臂抓取工作台的控制,采用Accelus系列数字伺服驱动器,调控仿人机器人运动位置和速度,通过关节控制器对机器人抓取过程中手臂关节的位置、速度以及角度信息进行控制,通过以S3C2440为核心芯片的上位机,实现仿人机器人手臂控制的远程通信以及抓取任务的调度,完成仿人机器人手臂抓取的智能控制,软件设计过程中,对基于虚拟位姿迟钝搜索的仿人机器人手臂抓取控制算法进行了详细分析,并给出了机器人手臂抓取控制程序代码实例,通过仿真实例验证了本系统的可用性和实用性。     

一维云模型控制器在轮式机器人中的应用

云模型控制理论是智能控制学科的新兴领域,该理论从提出至今,主要以理论研究和仿真实验为主.针对云模型理论的研究现状,提出了基于单片机的一维云模型控制器的设计方法,应用该方法设计的云模型控制器成功地对轮式机器人进行了实时定位控制.实验结果表明,一维云模型控制器可以保证轮式机器人定位系统具有良好的控制性能和较强的干扰性,证明了该设计的有效性和科学性,为今后云模型控制器设计提供了一定的参考.