自动扫查爬壁机器人结构及控制系统研究

针对检测在役化工容器筒壁对接环焊的危害性缺陷，设计了一种基于超声串列法扫查法的新型爬壁机器人，着重介绍其机械结构及控制系统。这种机器人采用磁轮吸附和轮式行走，利用磁带导航，光纤传感器检测，具有结构紧凑，导航性能好，控制精度高等特点，有广泛的应用前景。     

一种基于喷涂机器人的自适应运动控制系统研究与应用

为了能够精确控制喷涂机器人的运动轨迹,运用D-H方法进行逆运动学分析,得到了机器人的导航定位解;通过机器人控制中的量程转换、脉冲数转换、运行位置的校验,进行实时监测与反馈控制,提出了机器人自适应运动控制策略。利用stl语言实现了机器人腰部、肩部、肘部的自适应运动控制,从而实现了机器人的精确运行。将该运动控制系统与微机及触摸屏结合,搭建了喷涂机器人数字化、智能化操作平台。将运动控制系统应用于实际生产,验证了机器人运动控制系统的高效性和稳定性,能够很好地适用于喷涂工作。     

轮式移动宜人机器人技术研究

轮式移动宜人机器人项目研究的主要目的是开发自主式仿人机器人样机,探索先进的机器人理论和技术.轮式移动宜人机器人由正交轮式移动平台、腰部、躯干及头部和双臂组成,共21个自由度.整体结构包括:电源系统、机械系统、控制系统和传感系统.电源系统采用车载电池供电.机械系统包括变刚度结构,提高了机器人与人交互作业的安全性.控制系统分为中央协调层和执行层结构.传感系统主要实现关节位置检测、姿态检测、力检测和视觉.文章讨论了此机器人的研究进展.     

轮足复合侦察机器人控制系统的设计与实现

针对轮足复合机器人的特点,提出机器人轮式和足式行走以及构形转换的方法,并根据侦察领域的具体需求和模块化的设计方法,设计和实现轮足复合侦察机器人控制系统。该系统可以远程控制机器人分别在足式和轮式状态下实现各种基本运动以及不同构形间相互转换,并通过摄像头传感器采集和记录周围环境信息,实现侦察功能。通过实验验证了机器人运动方法的可行性和控制系统的有效性。     

自动喂养机器人导航定位系统研究

盒养动物自动化喂养可以减少人工作业强度,降低人力成本,提高养殖的自动化水平,而自动喂养机器人的导航定位系统的研究是实现自动化喂养的关键。为此,研究了基于磁带和RFID标签的导航定位技术,设计开发了磁导航传感器的信息处理及导航纠正算法,以及利用RFID标签的站点定位技术,此外,对自动喂养机器人的避障系统进行了分析与设计。开发了自动喂养机器人导航定位控制系统,最后通过样机验证了导航定位算法的可行性和正确性,满足了自动化喂养的现场要求。     

基于扰动环境下的轮式机器人路径跟踪控制

针对轮式机器人在日常运转过程中，易受到负载、外界非线性干扰以及参数时变等不确定因素影响，提出了一种基于扰动环境下的轮式机器人路径跟踪控制算法。根据对轮式机器人工作时性能状态进行分析，建立出动力学模型；利用带扰动观测器的扩展卡尔曼滤波实现对内外部扰动实时预测和补偿，从而实现对轮式机器人的稳定控制；通过Lyapunov函数对其稳定性能进行证实。利用MATLAB软件进行算法仿真，通过对不同参数的校准调节，完成期望路径下轨迹跟踪实验验证。结果表明，经过扩展卡尔曼滤波器补偿后的轮式机器人，在跟踪精度和稳定性上要远远优于补偿前，证实了所提控制方法的有效性。     

从动轮式机器人运动规划的研究

从驱动原理和腿轮结构上来说，从动轮式移动机器人-溜冰机器人同一般轮式机器人有较大不同，它简化了轮式机器人腿轮结构，增加了轮式机器人灵活性和机动性、本文对溜冰机器人的运动步态进行了研究，为今后进一步研究打下了基础。     

架空输电线路巡检机器人的空间定位方法研究

提出了一种采用光电传感器为高压巡检机器人沿输电线路进行空间定位的方法.阐述了系统的结构和工作原理,通过合理布局的传感器测头及检测传感器的输出,并采用特定的逻辑算法,即可完成高压巡检机器人驱动轮与导线"对中",实现巡线机器人自主越障.运行实验表明:光电传感器工作可靠,导航方法简单可行,稳定识别精度为0.5mm,满足实际运行要求.     

基于PCI运动控制卡的开放式焊接机器人研究

针对传统工业机器人采用封闭式控制系统的局限性，设计了一种基于PCI运动控制卡的开放式焊接机器人。文中介绍了机器人的机械结构；基于IPC机和PCI运动控制卡的开放式控制系统的硬件组成；以及采用面向对象技术和模块化的思想开发的控制系统软件架构。实际运行表明，机器人运行平稳．焊接质量稳定。     

单一方式运行的移动机器人技术综述

目前研发的移动机器人,根据移动的方法通常分为轮式、腿式和履带式机器人等,不同移动方式的移动机器人都有着各自的特点。通过对移动机器人进行分类,梳理并分析了单一方式运行的移动机器人的技术现状,并对不同移动方式机器人的优缺点进行论述。北京交通大学机器人技术在国内具有良好的知名度和声誉,并且机器人技术具有较高的学术水平和产学研一体化的特色,在此,根据北京交通大学对轮式、腿式、履带式移动机器人的发明和实用新型专利申请的案例进行举例分析。     

基于全阶滑模控制的双轮移动机器人跟踪误差研究

针对双轮移动机器人运动轨迹跟踪误差较大的问题,设计了全阶滑模控制器,并对控制输出误差进行仿真验证.建立双轮机器人简图模型,推导出移动机器人动力学方程式.介绍了移动机器人线速度和角速度的控制过程,对传统PI控制器进行改进,设计了全阶滑模控制器.采用李雅普诺夫函数对控制器的稳定性进行了证明,从而得到机器人运动线速度和角速度...     

采用逆神经网络模型的移动机器人速度控制回路研究

针对移动机器人运动轨迹容易受到不确定外界因素干扰的问题,采用逆神经网络模型设计移动机器人控制系统。分别采用逆神经网络控制器和传统PI控制器模型对两轮差动移动机器人运动速度和角速度进行跟踪控制。传统PI控制器模型使用了近似于线性的等效负载驱动器,而逆神经网络控制器使用前馈多层感知神经网络模型,该模型结合了其运动学和动力学的数学模型,在特定工作区域内,对逆神经网络模型进行离散训练。在平面内,对移动机器人的速度跟踪控制进行仿真。结果表明:采用PI控制器模型,移动机器人车轮运动速度和角速度与理论值存在较大误差,而采用逆神经网络模型时误差较小。采用逆神经网络模型设计移动机器人速度控制回路,可以提高移动机器人运动性能,更好地适应外界环境的变化。     

自寻迹舰船甲板焊接移动机器人

研制的自寻迹舰船甲板焊接移动机器人系统采用磁性轮式移动机构,外加十字调节滑块,利用激光PSD位移传感器外加扫描装置实时获取焊缝的二维偏差信息,选用数字信号处理器(DSP)作为系统的核心控制器件。伺服驱动采用集成的运动控制器和驱动器,实现了空间多自由度的协调动作。焊接时,在一定的误差范围内让机器人粗略跟踪焊缝,而由十字滑块实现焊缝实时的、精确的跟踪。该系统还具有自寻迹功能,即在焊前根据焊缝的特征信息自动寻找焊缝并调整自己的位姿到设定的待焊状态,由机器人自主地实现焊接对中和焊接起始点辨识。     

轮式移动机器人滑移轨迹跟踪控制策略研究

针对轮式移动机器人在滑移条件下的轨迹跟踪问题,提出一种自适应模糊控制策略。利用模糊状态观测器对未知的复杂系统模型进行速度估计和补偿,通过设计输出向量将位置约束转换为输出约束,并构造Barrier Lyapunov函数来保证机器人的运动约束,在此基础上设计更简单的纵向滑移模型,利用李亚普诺夫定理分析闭环系统的稳定性,证明了闭环系统中所有信号都是有界的。最后通过仿真和实验验证了自适应模糊控制策略在轮式机器人纵向滑移情况下的有效性和实用性。     

基于自适应事件触发的非完整机器人轨迹跟踪

针对一类非完整轮式移动机器人的轨迹跟踪问题,提出一种分段自适应事件触发机制。以非完整轮式移动机器人的位姿误差运动学模型为基础,设计运动学控制器,利用Lyapunov稳定性定理证明控制系统一致稳定;基于此控制器提出了分段事件触发机制,在2个时间段内分别设计常值和自适应触发阈值参数,利用Lyapunov函数分析方法和Gronwall-Bellman不等式证明闭环控制系统一致最终有界,且相邻2次触发间隔存在正的下限。最后,通过MATLAB仿真验证了所提方法可根据系统状态误差范数自适应调整触发阈值参数,以较低的触发频率跟踪期望轨迹。     

轮式移动机器人滑动转向研究综述

轮式移动机器人滑动转向涉及车体、车轮的动力学和路面的属性，是一个复杂的运动现象,本文介绍了滑动转向的原理，把解决轮式移动机器人控制问题的方法分为两大类：硬模型方法和软模型方法；介绍了滑动转向时的功耗问题和转向结构的研究现状，对轮式移动机器人转向方法的发展方向进行了展望.     

基于动态焊缝切线法的大曲率弯曲焊缝跟踪

针对轮式移动焊接机器人在造船、大型球罐焊接等工业生产中的大曲率弯曲焊缝跟踪问题,在采用小波实时降噪的基础上,结合焊缝切线法的思路和滑模变结构控制方法提出了动态焊缝切线法,并且通过Matlab仿真分析和试验验证,证明了该方法能够以固定步长实时修正焊接小车驱动轮的速度,保证焊炬沿大曲率弯曲焊缝轨迹跟踪效果较好的前提下切线速度大小基本不变,提高了焊缝质量,实现了弯曲焊缝的实时自动跟踪. 为轮式移动焊接机器人在复杂轨迹的焊缝自动跟踪应用方面提供了一种新的理论思路.     

轮式机器人遗传模糊神经网络转向控制实验研究

为了对模型复杂的轮式地面机器人进行转向控制,应用基于遗传算法的模糊神经网络控制方法。首先建立车辆的神经网络模型,然后构造模糊神经网络控制器,再用遗传算法寻找模糊神经网络控制器的参数,最后提高控制器对速度变化的适应能力。在其中提出了性能指标要对响应曲线稳态段进行加权以减小稳态误差的思想,并对性能指标公式进行了改进。实验表明,该方法对机器人的转向控制效果良好。     

Study on intelligent welding mobile robot with the function of auto-searching weld line

The development of welding robots suitable for specially unstructured working enviroments has been become an important development direction of industrial robot application because large-scale welding structures have been used more and more widely in modern industry. In this paper, an intelligent mobile robot for welding of ship deck with the function of autosearching weld line was presented. A wheeled motion mechanism and a cross adjustment slider are used for the welding robot body. A sensing system based on laser-PSD （position sensitive detector） displacement sensor was developed to obtain two dimensional deviation signals during seam tracking. A full-digital control system based on DSP and CPLD has also been realized to implement complex and high-performance control algorithms. Furthermore, the system has still the function of auto-searching weld line according to the characteristics information of weld groove and adjusting posture itself to the desired status preparing for welding. The experiment of auto-searching welding line shows that the robot has high tracing accuracy, and can satisfy the requirement of practical welding project.     

轮式移动机器人个体在未知环境中实时免碰路径规划

根据人类在行走过程中避开障碍物及走向目的地的经验,结合机器人自身的结构特点,提出一种轮式移动机器人个体在未知二维环境中实时免碰路径规划方法。仿真实验表明,该算法具有很好的适用性。