自主越障巡线机器人控制系统设计

为了自主越障巡线机器人能够安全可靠地完成各项线上工作任务,将其控制系统整合划分为三个子系统：机载控制系统、远程上位机、实时视频传输系统,通过各子系统之间的通信、配合来提高系统整体的稳定性与可靠性。机载控制系统负责电机驱动、电源管理、传感器数据采集、接收与处理远程上位机指令等任务;远程上位机负责发送控制指令、接收并处理机载系统传回的信息(传感器数据、电机状态、机器人状态等);实时视频传输系统负责将机载相机采集的原始或处理后的视频、图像传回后台,以便于远程巡检、控制、故障排查等的使用。在完成了各子系统的设计与软硬件实现后,针对各子系统的各项功能在架空输电线路上进行了多项验证实验,验证了设计的自主越障巡线机器人控制系统的可靠性与稳定性。     

基于规则库的巡线机器人自主越障动作规划

在电力线巡检机器人的控制系统中,采用分层规划的方式,利用产生式推理从行为规划的层次上进行在线规划,生成行为序列,然后将生成的行为序列与离线规划出的知识库相结合,生成自主越障的动作序列,实现机器人越障的自动控制．本文探讨了整个越障规划的控制过程和规划方法,并通过实验验证了动作规划的可行性．     

架空输电线路巡线机器人越障视觉伺服控制

为解决巡线机器人越障问题,设计了基于图像的越障视觉伺服控制方案．采用傅里叶描述子构造了具有平移、旋转、尺度缩放及起始点不变性的轮廓形状特征向量,实现了驱动轮的识别;进而抽取图像特征和估计驱动轮—相线在图像空间中的相对位姿,并设计了带有死区的比例控制律来实现驱动轮—相线“对中”视觉伺服控制．模拟线路实验结果表明,该方案能可靠地完成巡线机器人驱动轮—相线“对中”控制任务．     

体操机器人的模糊控制策略

提出了一种体操机器人模糊控制策略,它结合了无需模型和基于模型的模糊控制,无需模型的模糊控制器是为摇起体操机器人垢,它确保体操机器人的随着每次摆动而增加,基于模型的控制器是为平衡体操机器人设计的,它基于一个Ｔａｋａｇｉ－Ｓｕｇｅｎｏ模糊模型。     

架空输电线路巡线机器人越障过程运动学仿真分析

本文针对高压输电线路巡检作业,提出采用三臂结构的巡线机器人作业方案。根据该方案,进行了巡线机器人结构设计和运动学分析,利用三维参数化造型软件SolidWorks建立了该机器人的虚拟样机,利用机械系统动力学仿真软件ADAMS对巡线机器人进行了运动机构仿真,模拟机器人的实际运动状态,通过模拟和分析,寻求巡线机器人的合理结构,验证了结构设计与动作规划的合理性,得到高压输电线路巡线机器人的合理设计方案。     

自主移动机器人巡线控制研究

针对自主移动机器人传统巡线控制中存在的不足,在使用灰度传感器采集地面轨迹信息的同时,引入角度传感器对行进方向的角度信息进行采集,由此克服了传统巡线控制中单一传感器采集信息不全的缺点;设计了PID控制加模糊控制的复合控制器,并给出复合控制器算法.在此基础上建立实验系统,通过对其进行仿真,结果证明该控制策略不仅适于自主移动...     

架空电力线路巡线机器人的研究综述

回顾了国内外架空电力线路巡线机器人的研究现状 ,分析了几种巡线机器人的结构特点及存在的问题 ,详细探讨了巡线机器人避障、工作电源及线路故障探测等关键技术 .最后 ,展望了架空线路巡线机器人的发展趋势和应用前景 .     

巡线机器人的爬行方案设计

为了对电力系统进行经济的，有效的维护和监测，需要对高压架空线进行定期的巡视，传统的人工巡视有难达到理想的效果。因此，需要研制一种智能化的巡线机器人来取代人工巡视，巡线机器人爬行方案的设计，是研制巡线机器人的基础，本文通过分析比较向种管爬行机构，结合巡线机器人的性能要求及工作环境确定的巡线机器人的一种爬行方案。     

机器人PID控制算法研究与实现

文中描述了如何使用PID控制器实现对巡线机器人的行走控制。针对依靠双轮直流电机驱动的机器人平台,依靠引导线进行行走的特点,设计了基于PID控制器的行走驱动算法,实现对机器人行走的控制。在算法中对比、整合PID控制器中三个参数,使其在控制过程中协调发挥作用,实现在离散状态下机器人行走巡线的精确控制。该算法多次应用在全国职业技能大赛机器人应用项目中,通过实践表明该算法具有适应性强、控制精度高、调整误差小的优点。     

Quasi-Omnidirectional Fuzzy Control of a Climbing Robot for Inspection Tasks

This work presents a novel method to quasi-omnidirectional control of an intelligent inspection robot designed to work inside and outside spherical storage tanks. The main objective is to promote a stable and smooth navigation during inspection tasks, ensuring the safety motion under adhesion and kinematic constraints. The robot is designed with four independent steerable magnetic wheels and a mechanical topology that allows the correct adjustment of adhesion system. A scheduled Fuzzy control is developed to achieve an optimal behavior and maximize the robot’s maneuverability, considering the magnetic restrictions of adhesion system and kinematic constraints of the inspection robot. The high adaptability of its mechanical topology (i.e., wheel misalignment, magnetic adhesion system, wheel camber and flexibilities in mechanical structure) and gravitational disturbance introduce many nonlinear characteristics in dynamic behavior that cannot be neglected, making the determination of its dynamic model a complex task. The Fuzzy approach allows to project a control system without a depth knowledge of its dynamic properties, to minimize the dynamic disturbances found in robot structure. Thus, the proposed motion control works according to the robot specific characteristics to ensure the quasi-omnidirectional motion over a reliable adhesion to tank surface and to minimize the effects of wheels kinematic constraints.     

基于FPSO的电力巡检机器人的广义二型模糊逻辑控制

针对电力巡检机器人(Power-line inspection robot, PLIR)的平衡调节问题, 设计了广义二型模糊逻辑控制器(General type-2 fuzzy logic controller, GT2FLC); 针对GT2FLC中隶属函数参数难以确定的问题, 通过模糊粒子群(Fuzzy particle swarm optimization, FPSO)算法来优化隶属函数参数. 将GT2FLC的控制性能与区间二型模糊逻辑控制器(Interval type-2 fuzzy logic controller, IT2FLC)和一型模糊逻辑控制器(Type-1 fuzzy logic controller, T1FLC) 的控制性能进行对比. 除此之外, 还考虑了外部干扰对三种控制器控制效果的影响. 仿真结果表明, GT2FLC具有更好的性能和处理不确定性的能力.     

移动机器人模糊逻辑控制系统避障研究

本文对全区域覆盖的局部路径规划，采用了一种模糊控制算法，利用模糊控制算法自身所具有的鲁棒性和基于生物学上的感知一动作的行为相结合。对于移动机器人的避障系统提出了充分接近障碍的避障策略，并对相关理论和实现方法作了深入的研究。     

巡线机器人稳定成像控制系统设计

针对高压环境中巡线机器人上装载的光电成像设备,设计了高品质成像的稳定控制系统.该系统以陀螺稳定技术和电流反馈PI调节技术为主体,解决设备成像过程中的扰动和摆动问题,使测量仪器(主要是CCD相机、摄像机、红外热像仪等)获得稳定而高清的视频和高清晰度图片.通过软件仿真证实了该系统的可靠性及优越性.     

基于视觉伺服的输电线巡检机器人抓线控制

巡检机器人在自动越障时,需要完成机器人手臂的准确抓线控制。结合输电线的几何特征和摄像机成像原理,提出了一种基于单摄像机的立体视觉方法来确定输电线的位置和姿态。结合该定位方法及视觉伺服理论建立机械手抓线伺服控制模型。在自行研制的巡检机器人进行了视觉伺服抓线实验。实验结果验证了该方法的有效性。     

基于遗传算法的机器人分层模糊控制

为解决模糊多变量控制中规则数随系统变量数呈指数增长的问题,针对机器人轨迹跟踪的特点,提出了一种分层模糊控制器的设计方法。该方法不仅减少了模糊规则数,而且使模糊控制逻辑变得清晰明了,其中控制参数采用遗传算法整定。实验结果证实:该方法控制效果好、系统跟踪速度快。     

飞机牵引机器人路径跟踪模糊控制

为了提高飞机地面自动导航路径跟踪的控制精度,提出了基于模糊自适应控制的智能飞机牵引机器人纯追踪路径跟踪方法。首先建立了牵引机器人-飞机两轮简化模型,进行了路径跟踪运动分析;基于此分析,以牵引机器人-飞机系统运动速度和轨迹误差为输入,以预测距离为输出,通过模糊自适应控制实时调整纯追踪算法预测距离,设计了基于自适应模糊控制的路径跟踪控制器;通过几何仿真和虚拟样机仿真两种方法分别对所提出的方法进行了验证。结果表明,牵引机器人-飞机系统在变速运动时,路径跟踪的轨迹误差能控制在0.5 m左右,完全满足飞机地面自动牵引滑行的精度要求,验证了所提方法的有效性和适应性。     

基于模糊控制的除草机器人自主导航

研究了基于机器视觉导航的田间自主移动除草机器人．采用模糊控制方法引导除草机器人沿着农作物 行自动行走．根据导航角和导航距的参数特性选择了隶属函数,建立了两种控制规则库,并探讨了两种控制效果． 试验表明,模糊控制方法能够使机器人平稳运动．在直行阶段,控制规则1 有较高的控制精度．控制规则2 能使机 器人更好地通过弯道,对42.2± 的弯道,机器人的行走准确率达到74.58%．     

自适应模糊控制的自平衡机器人设计

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;基于所建立的非线性动态模型,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;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。     

仿人机器人下楼梯的自适应模糊控制方法

针对仿人机器人下楼梯时的稳定行走问题,提出基于虚拟零力矩点的自适应模糊控制方法。按一定约束条件规划各个关节的运动轨迹,利用模糊控制器得到地面反作用力点的位置,根据脚力传感器反馈信息进行适当修正,得到理想关节轨迹。仿真结果证明,该方法具有实时性和有效性。