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。     

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。     

一种移动机器人避障与追踪技术研究

本文主要研究了一种改进的移动机器人避障检测跟踪技术。避障控制一直以来都是机器人路径规划中的难点问题,本文通过双层模型的协作完成了在动态环境中的导航。在底层中采用反应式避障算法以保障系统的实时性要求。采用这种方法,能够很好的解决动态环境建模及分析所带来的复杂性,从而使得能够实时的避开障碍。     

球形移动机器人的研究进展与发展趋势

球形移动机器人(简称球形机器人)是一种拥有球形外壳的全封闭机器人,它通过质心偏移或者动量守恒等原理来实现运动。该类机器人具有良好的密封性,平衡性强且运动灵活性高,不存在侧翻问题,因此球形机器人在星球探索、危险环境探测等领域具有较大优势和广泛应用前景。然而球形机器人具有非完整约束、欠驱动、非链式等特点,导致其运动控制问题非常复杂且常规控制方法无法应用到它的运动控制上,阻碍了球形机器人的应用和发展。对国内外在球形机器人的机构设计、运动学和动力学建模方法以及控制方法等方面的研究进展进行回顾、综述与分析,其中也包括作者所在实验室对BHQ系列球形机器人研究工作的全面回顾;按照驱动方式对球形机器人进行归纳分类,并从运动学建模、动力学建模、开环控制和闭环控制四个方面介绍球形机器人研究的关键技术和发展趋势;最后针对球形机器人的研究进展和发展趋势给出五点结论。     

一种新型球形机器人机构设计及运动仿真

提出一种新型全方位运动球形机器人结构方案,运用非完整系统力学理论对球形机器人运动学进行分析,利用ADAMS软件进行虚拟样机建模和运动仿真,通过物理样机实验验证运动分析的正确性。     

用于动态测量的一种新的惯性传感系统

针对各种动态测量系统和技术的不足,以及机床工作环境对测量过程的影响,提出一种新的惯性传感系统,用于并联机床各杆件(腿)长度、姿态(位姿)变化的精确测量。系统运用数据融合的方法,对测量中出现的惯性误差作出修正,抑制误差的漂移,并预估系统的位置和速度状态变量。通过对300 mm全程运动的实验测量和对实验结果的分析表明,应用新的系统,能改善并联机床和机器人的动态定位,使位置精度和运动精度得到明显的提高。并随着低成本固态加速度计技术的进一步完善,使测量成本降低的同时,新系统能为并联机床和机器人提供更高的位置与速度的动态测量精度。     

一种球形探测机器人运动控制系统的设计

针对球形探测机器人,设计了一种运动控制系统。系统中远程操作计算机提供任务规划服务,并实时监控机器人的运动状态。球载控制系统解析运动控制指令,并驱动控制机器人运动。试验验证了本文所设计的运动控制系统的可行性。     

光纤滑觉传感系统

本文采用平面反射式二维定点转动调制技术,给出了一种新型光纤滑觉传感器方法。     

一种测量浓度的光纤传感系统

介绍一种测量浓度的光纤传感系统,这种测量方法的工作原理是基于衰减全反射中的瞬浙波的传输特性以及物质的反常色散特性,讨论了实验装置的构成和有关的问题,给出实验结果并进行分析。     

球形管道机器人设计

球形管道机器人是将球形机器人的结构应用于管道爬行这一背景中设计的一种机器人。它利用了球形机器人运动全向性、转弯灵活的特点,解决了目前管道机器人中普遍存在的转弯困难、运动速度慢的问题。介绍了球形管道机器人的机械结构,在水平面内对机器人做了运动原理分析。针对管道应用的特点介绍了机器人对于各种交叉管路的识别并具体分析了转弯过程。     

智能移动机器人超声波测距定位系统的研究

移动机器人技术是机器人研究领域的一个重要分支。为了赋予机器人智能控制和自主导航的能力,解决机器人开发过程存在着成本高、功耗大等问题,研究设计了一套基于超声波传感器的智能移动机器人测距定位系统,同时使机器人具有报警、避障及定位等功能。     

Design of a terrain tentative sensing machine/sensor for a mobile robot

TTSMS is a typical four-link terrain tentative sensing machine/sensor. It can sense some parameters of the front terrain for mobile robots and simply process the sensing data to obtain a simple model of the terrain, and then instruct the robot to operate accurately in the uncertain terrain. The TTSMS features a simple structure and the capability of sensing a convexity-terrain. The principle of the TTSMS, its mechanical structure, the adoption of its parameters and the terrain-restriction condition of TTSMS are introduced in this paper. The TTSMS resolved the key problem of sensing obstacles in real time for mobile robots moving in a three-dimensional terrain environment .     

基于状态观测器的球形机器人状态反馈控制系统设计

基于能量耗散形式下的拉格朗日方程,建立了基于状态观测器的球形机器人的动力学方程,得出这是一个非线性的仿射系统。根据机器人的实际运动情况和理论仿真曲线对方程进行了线性化处理和仿射变换,在新建立的平衡点处应用线性理论进行控制系统的设计。考虑到某些状态变量的不可测量性,构建了状态观测器对系统的全维状态进行实时观测,在此基础上设计了系统的状态反馈控制器。仿真结果表明了所设计控制器的有效性。     

球形机器人的跳跃运动分析

球形机器人除了能进行滚动运动外,还可以实现跳跃运动。跳跃运动方式与滚动运动方式的结合,可以扩大其活动范围,进而提高球形机器人的机动性和灵活性,拓展其应用领域。因而球形机器人的跳跃运动是一种重要的运动方式。在分析球形机器人滚动行走的基础上。推导出了球形机器人的起跳每件;利用拉格朗日方程得到了球形机器人跳跃运动微分方程;通过求解该跳跃运动微分方程得到了球形机器人跳跃高度和跳跃长度的公式。最后,对球形机器人的跳跃运动进行了仿真。这些工作的完成为球形机器人跳跃运动的进一步研究打下了基础。     

一种同轴向双偏心转子球形机器人的设计

提出了一种采用同轴向双偏心质量转子结构的球型机器人设计方案。该方案在球形机器人同一直径方向上安装对称的两个偏心质量转子,通过改变偏心转子的运动状态,实现球形机器人的直线滚动和转向运动。根据该机器人的结构特点,采用拉格朗日方程对直线滚动和转向运动进行了动力学分析,给出了运动微分方程。最后通过Matlab仿真证明了这种设计方案的可行性。     

开放式移动机器人嵌入式控制系统的设计与实现

为了解决封闭式移动机器人控制系统存在的诸多问题,提出并实现了一种基于32位嵌入式系统的开放式移动机器人控制系统.开放式控制器集成了友好的人机界面、两种无线通讯接口和多种串行接口,通过串口与本体控制器通讯.系统软件采用嵌入式μC/GUI、轻量级TCP/IP协议栈LwIP和实时多任务操作系统内核μC/OS-Ⅱ,以多任务和多任务通讯机制管理移动机器人各应用功能模块.讨论了命令控制台和无线通讯等开放式应用方法.将提出的控制系统应用于吸尘机器人平台,实验表明,该系统具有良好的开放性,为功能扩展、多杌协调、远程控制和人机混合控制提供了解决方案.     

自攀爬式幕墙清洗机器人设计

以国家大剧院椭球壳体的清洗为应用背景,设计了首台复杂曲面自攀爬式机器人样机。首先简单介绍了机器人系统的机械结构组成;控制系统采用基于CAN总线的网络结构,并以P80C592单片机为核心构成分布节点控制器,软件采用模块化设计;在此基础上对机器人运动功能实现进行了讨论。作业实验表明样机系统的组成原理合理,机械结构和控制系统方案成功可靠。     

球形机器人动力学建模及运动特性分析

利用凯恩方法建立了非理想条件下球形机器人的动力学模型。分析了关节摩擦、滚动摩阻力矩、球壳不圆对球形机器人运动特性的影响,给出了球形机器人运动过程中球壳打滑问题产生的原因,仿真结果为球形机器人控制策略和机械设计提供了理论依据。     

基于ADAMS的球形机器人加速特性分析

针对以配重改变重心为驱动的球形机器人进行了加速特性分析.通过牛顿一欧拉法建立了该类球形机器人直线运动的动力学模型,并对该非线性的动力学方程进行了简化,从而得到其加速度的振动微分方程.基于该方程分析了球形机器人的加速特性,以及机器人不同结构参数对其加速特性的影响.最后,利用ADAMS对球形机器人在硬质平坦路面上的运动进行了仿真,获得并分析了不同结构参数条件下球形机器人的加速度曲线,实验结果验证了动力学模型的有效性和准确性,为球形机器人的结构优化设计提供了依据.