一例非完整约束轮式移动机器人控制系统的设计

介绍了一例非完整约束轮式移动机器人机械结构及控制系统软硬件的设计。采用美国Cygnal公司新研制的C8051F005单片机作为机器人控制系统的CPU及瑞士MAXON公司的直流伺服电机作为双轮驱动单元,利用非完整约束条件和非完整约束运动规划原理,研制了一例非完整约束轮式移动机器人,该机器人可跟踪任意直线、圆弧曲线轨迹等,也可实现原地零半径旋转及任意轨迹运动。运动自主灵活。对直线及圆弧轨迹进行了跟踪实验。     

宁江集团小型多关节装配机器人通过鉴定

宁江机床集团公司自行开发、研制的NJRA5-1小型多关节装配机器人，于2004年9月通过公司鉴定。该产品具有五轴数字交流伺服控制，能利用直线插补功能，在机器人手臂运动范围内实现任意点的连续轨迹运动，并具有自动运动和手动示教盘操作两种运动方式。该机器人的电气系统主要由华中数控系统及松下数字交流伺服驱动单元组成。     

一种球形机器人的运动特性分析

本文中的球形机器人是一种新型行走机器人,属于非完整欠驱动系统。它利用两个电机作为动力输入,通过改变配重重心的位置实现了球形机器人沿任意方向的运动。由于已有的研究结果无法使球形机器人的运动控制按照一个系统的运算法则运行,所以本文规划了多种球形机器人的基本运动轨迹。从理论上计算球形机器人按照规划轨迹运动的反解和控制方法,为球形机器人的实验提供了理论依据。     

热点产品

宁江机床集团小型机器人通过鉴定宁江机床集团公司自行开发、研制的NJRA3-1小型多关节装配机器人,于9月2日通过公司鉴定。该机是宁江机床集团为适应市场需求和科技进步,自行开发、研制的装配机器人,属机电一体化产品。该产品具有五轴数字交流伺服控制,能利用直接插补功能,在机器人手臂运动范围内实现任意点的连续轨迹运动,并具有自动运动和手动示教盘操作两种运动方式。据悉,该机广泛适用于汽车、摩托车、工程机械、电气元器件及家电行业的自动化装配生产线的装配工序生产。洛轴集团研制出新型滚子冷镦模具日前,洛轴集团工模具制造公司采…     

一种球形机器人的设计与原理分析

本文中的球形机器人是一种非完整系统,它利用两个电机作为动力输入,通过改变配重重心的位置实现了球形机器人沿任意方向的运动,包括原地的自转,并且具有一定的爬坡能力。由于其具有特殊的灵活性,它可以应用于各种不同的场合。本文简要介绍了该球形机器人的机械设计原理和相关的基本运动原理分析。     

基于概率论的机器人高斯运动避障轨迹规划方法

当机器人的运动存在过程噪声,或其携带的闭环反馈传感器存在观测误差时,机器人的运动就会呈现出显著的非确定性。以自然界最为普遍的高斯分布描述系统运动状态的非确定性。用概率论的方法结合机器人本身的线性控制及卡尔曼滤波对机器人可行轨迹进行规划和先验概率的评估,从而得到机器人先验估计概率。采用线性控制方法和卡尔曼滤波相结合,进行高斯运动系统误差建模;然后用高斯运动模型对可行轨迹进行评估,能够计算出轨迹避开障碍和到达目标点的概率。为了进行最优轨迹规划,通过样条化方法计算出一组可行轨迹。理论上,这些轨迹本身都能够达到目标点,并避开障碍,但由于机器人行为的非确定性,机器人仍然存在碰撞和难以达到目标点的可能。通过高斯运动先验概率估计,评估成功概率值最大的轨迹就是机器人非确定性高斯运动状态下的最优轨迹。     

基于运动约束与最小能耗的平面腿型跳跃机器人稳定跳跃步态生成算法

针对在规则平面运动的腿型跳跃机器人跳跃运动轨迹规划问题,在考虑脚掌转动的情况下,引入运动约束条件,以机器人完整跳跃周期最小能耗作为最优目标函数,以此生成稳定步态生成算法,从而求解出机器人各个主动关节的最佳运动轨迹。     

单球驱动机器人Ballbot的建模与控制研究

动态平衡机器人相对静态的轮式机器人更易于与人类环境实现交流，并具有更好的稳定性。针对能在地面任意方向运动且无转弯半径的单球驱动机器人，简要设计出其机械结构，根据拉格朗日方程推导出其完整的动力性模型。通过对机器人动力学模型线性化，并分解为独立的3个状态方程，设计带有比例积分控制器和线性二次最优控制器的多环控制方法。运用Simulink仿真模块进行仿真，证明了控制策略可以实现机器人的稳定控制和轨迹跟踪控制，并表现出较好的响应特性和稳健性。     

机器人图形仿真系统研制

在ＡＰＯＬＬＯＣＡＤ工作站上研制了机器人图形仿真系统。用实体模型对机器人进行了几何造型，在关节空间和直角坐标空间对机器人进行了轨迹规划和实体图形仿真，能逼真地再现机器人运动的全过程和其运动特性。该实体图形仿真系统对设计、研制新的机器人和机器人性能研究是一个有力的工具。     

机器人图形仿真系统研制

在ＡＰＯＬＬＯＣＡＤ工作站上研制了机器人图形仿真系统。用实体模型对机器人进行了几何造型，在关节空间和直角坐标空间对机器人进行了轨迹规划和实体图形仿真，能逼真地再现机人运动的全过程和其运动特性。该实体图形仿真系统对设计，研制新的机器人和机器人性能研究是一个有力的工具。     

Tracking control of nonholonomic mobile agents with external disturbances and input delay

This paper investigates the tracking control problem of chained-form nonholonomic multiagent systems (MASs). In contrast to the existing works in which some algorithms have been designed for ideal conditions, the destructive factors including external disturbances and input delay are considered in the dynamics of the agents in this work. Two distributed controllers are proposed such that the states of the controlled agents can track the states of the target in the presence of external disturbances and input delay. For this purpose, a distributed controller is firstly suggested based on a switching method to solve the tracking control problem for nonholonomic MASs with external disturbances. Then, the proposed control law is extended based on a state predictor for the tracking control of agents in the presence of input delay. The stability analysis of the two distributed controllers is also provided. Simulation results show the promising performance of the proposed algorithms.     

链式非完整系统的输出反馈自适应镇定算法的验证

非完整系统的镇定控制研究主要内容是寻找一种控制律,即通过反馈控制律的设计,使得以非完整系统为对象的闭环系统在原点渐进稳定或指数稳定。文章的算法涉及的是不确定非完整系统的自适应控制律设计。为了在机器人上对算法进行验证,需要用C＋＋编程语言,其中会涉及到利用Runge-Kutta法求解微分方程组。     

基于小波逼近的机械系统非完整运动规划数值方法

机械系统中的非完整约束通常是由不可积的速度约束或不可积的守恒律引起。由于非完整约束的存在,系统的运动控制和规划问题比一般的机械系统要困难得多。机械系统在动量和动量矩守恒且为零的情况下,系统动力学方程可降阶为非完整形式约束方程。基于这样的方程,将系统的控制问题转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。针对带有非完整约束的机械系统,导出自由漂浮的空间机器人系统非完整运动模型。利用最优控制技术和小波分析方法,在控制输入中引入小波函数逼近,提出一种非完整机械系统运动规划数值方法。将该方法用于自由漂浮空间双臂机器人系统,仿真结果验证了方法的有效性。     

基于Backstepping的轮式移动机器人镇定研究与实验验证

根据轮式移动机器人的运动学模型,基于Back-stepping方法,构造了轮式移动机器人镇定系统的李雅普诺夫函数,并通过使李雅普诺夫函数负定,设计了移动机器人镇定控制律.轮式移动机器人的仿真实验以及实际的控制实验表明,该方法能使轮式移动机器人的伍姿从任意θ(0)≠0的初始状态渐近收敛到原点.     

基于快速终端滑模的机器人轨迹跟踪避障方法

针对非完整轮式机器人有限时间精准轨迹跟踪避障问题,设计了一种基于全局快速终端滑模方法,兼具无抖振、收敛时间可调等优点的轨迹跟踪控制器。首先,在载体坐标系下建立轮式机器人运动学模型;其次,构造包含终端吸引子和指数收敛项的全局快速终端滑模轨迹跟踪控制器,通过Lyapunov稳定性理论证明了所设计的控制器能确保轨迹与航向角跟踪误差均能在有限时间内收敛于较小的零域范围内;最后,引入人工势场避障方法,实现了机器人严格跟踪参考轨迹的同时绕开障碍物。实验结果表明,该方法能实现在避障的同时对于给定参考轨迹的有限时间稳定跟踪控制。     

基于非完整约束的机械手及其运动学的研究

依据现有的非完整理论，提出了一种摩擦圆盘运动分解合成机构，理论分析表明这种运动分解合成机构具有非完整约束性。并以此作为关节模型，组成了开链多关节机械手臂。运动学分析结果表明这种多关节机械手臂具有可控性，并可通过链式变换转化为一个简单的非完整系统，这为深入研究这种多关节机械手臂的运动控制奠定了基础。     

基于哈密顿方程的非完整约束控制系统分析及应用

针对航天器多体系统受非完整约束作用时,其动力学方程是强非线性微分方程组而难以求解析解、系统的稳定性及其控制难以进行分析的问题,提出通过带非完整约束的哈密顿控制系统对航天器多体系统的姿态稳定及控制进行分析的方法。采用该方法可以避免求解非线性方程组的边值问题。建立了一种简洁的航天器多体系统姿态稳定性控制方法,而且该方法使得系统的运动控制更加易于从物理意义上进行解释,即使得系统的稳定控制可以理解为系统和控制器之间的能量平衡。通过算例进行了验证和说明。     

欠驱动机器人可控性研究方法综述

欠驱动机器人是指控制输入少于系统自由度的一类机器人.由于系统中非完整约束的出现,可积性和可控性成为对欠驱动机器人进行有效控制首要关心的问题.该文分析了欠驱动机器人约束的可积性,综述了此类机器人系统的线性可控性,非线性可控性等其他分析方法的研究进展,并提出了欠驱动机器人控制进一步的研究方向.     

Model algorithm control for path tracking of wheeled mobile robots

This paper proposes a model algorithm control (MAC) method for the path tracking control of differentially steered wheeled mobile robots (WMRs) subject to nonholonomic constraints. The continuous dynamic model of the wheeled mobile robot is presented and used as the model to be controlled. The MAC controller is designed based on the sampled-data representation of the system. In this paper the case that there exists time delay in the control input is also considered. A time discretization method using the Taylor series and the zero-order-hold (ZOH) assumption is proposed to discretize the continuous dynamic model of the WMR. This time discretization method is especially useful in the case of the time delayed system. It can provide finite dimensional and more accurate discretized form model of the mobile robot with input time delay and convert it into a general nonlinear time discretized form to which the MAC controller can be applied. Simulations are conducted to show the performance and feasibility of the proposed control strategy. In these simulations the WMR is controlled to track two difference reference paths such as the “8” shape path and the circular path. The bounded inertial parameters uncertainties and some disturbance are also considered in the model of the control system.