关于足球机器人避障控制的研究

介绍了足球机器人避障控制的特点,障碍物的数学描述和检测方法,把人工势场理论引入到足球机器 人避障控制中,并分析了人工势场法的优点和不足.     

Robust Position Control of Assistive Robot for Paraplegics

Paraplegia refers to the paralysis of the lower limbs resulting from the damage to the spinal cord. Thus far, considerable efforts have been devoted to the rehabilitation of paraplegics and the improvement of their quality of life. This study focuses on the position control of the sit-stand mechanism of an assistive robot developed to aid paraplegics in shifting from a sitting to a standing position and vice versa. Two control techniques for the model were proposed: sliding mode control (SMC) and SMC integrated with a sliding perturbation observer (SMCSPO). The control algorithm was designed and implemented in MATLAB/Simulink. The simulation results indicate that the SMC is a nonlinear control; however, because the robot is a highly nonlinear model, which requires a high switching gain, the controller introduces chattering into the system. The SMC has been observed to exhibit inadequate performance when controlling a system with uncertainties. In contrast, the SMCSPO is a robust nonlinear control integrated with a nonlinear compensator, which performs better than the SMC even in the presence of external disturbances.

     

汽车碰撞预警主动安全预测方法

汽车主动避撞系统的研究主要是为了能够提前对汽车碰撞做出预警及自动处理,有效抑制交通事故的发生。文中开展基于摄像头、激光雷达、车间通信的车辆防碰撞预警关键技术研究,提出了一种适用于智能车超车换道阶段的基于TTC和冲突概率估计的碰撞概率主动安全预测算法。综合考虑时间域和超车距离等条件的约束,建立车辆超车换道最小安全距离模型;依据超车行为约束条件,提出碰撞时间与碰撞概率的公式(TTC);同时引入多元高斯分布的概率密度函数,用冲突潜在领域表示潜在冲突的可能性大小,建立了两车潜在冲突区域重合的概率密度计算模型。在1∶10模拟赛道仿真平台上对所提方法进行了模拟测试,其对4辆智能车200次的同向及反向接近预警警报和紧急警报的准确率均为100%,从而验证了该方法的有效性。     

基于RFID技术的室内机器人定位方法的研究

近年来,随着RFID技术的日益成熟,它在机器人领域的应用变得越来越广泛而深入。文章首先分析了RFID技术在室内环境下应用于移动机器人自我定位的可行性,然后描述了使用蒙特卡罗概率统计模型对机器人附近的RFID标签进行方位定位的过程,并且阐述了利用在此过程中获得的数据对自身或者特定物在特定环境下进行方位定位的方法,最后文章分析了此技术在某些特定场合进行应用推广的可行性和前景。     

多关节机器人的一种非线性反馈控制方法

本文研究了一种基于高阶线性化近似方法的机器人非线性反馈控制问题。首先,给出了多关节机器人的动力学模型,研究了一般非线性系统相对于某一标称轨迹的高阶线性近似方法,建立了高阶反馈项系数的计算公式,然后,讨论了多关节机器人的二阶近似非线性反馈控制方案。最后,给出了数字仿真结果.     

基于计算转矩控制结构的机械手鲁棒神经网络补偿控制

提出了一种新的不确定性机器人跟踪控制策略,文中基于计算转矩控制结构,采用了函数链网络实现一个神经网络补偿器,并叠加一个鲁棒控制项,以补偿模型的不确定性部分,另外,还考虑了神经网络逼近误差非一致有界的情形,设计了自适应的鲁棒控制项,算法可保证跟踪误差及神经网络权估计最终一致有界,与其它有关基于计算转矩控制的方法相比,该算法既不需要测量关节角加速度,也不要求惯性矩阵已知,理论和仿真均证明了算法和可靠性和有效性。     

一种新的机器人手臂控制方法

从机器人手臂的关节电机力学出发，本文提出了一种独立于现行机器人关节控制器的离线补偿方法，通过对－２自由度机器人的数值研究，证明该法不仅能有效地克服由于惯性负载，关节间耦合与重力效应给控制系统带来的动态精度问题，而且还可以消除由于控制系统本身的固有特性所决定的系统的跟踪误差。     

A Novel Trajectory Generation Method for Robot Control

This paper presents a novel trajectory generator based on Dynamic Movement Primitives (DMP). The key ideas from the original DMP formalism are extracted, reformulated and extended from a control theoretical viewpoint. This method can generate smooth trajectories, satisfy position- and velocity boundary conditions at start- and endpoint with high precision, and follow accurately geometrical paths as desired. Paths can be complex and processed as a whole, and smooth transitions can be generated automatically. Performance is analyzed for several cases and a comparison with a spline-based trajectory generation method is provided. Results are comparable and, thus, this novel trajectory generating technology appears to be a viable alternative to the existing solutions not only for service robotics but possibly also in industry.     

基于全身力矩控制的双腿轮机器人跳跃方法研究

双腿轮机器人由于内在不稳定性以及强耦合非线性特性, 其运动控制尤其是高动态运动控制非常困难. 为此, 提出基于最优力分配的全身力矩控制框架, 可同时实现双腿轮机器人的自平衡与躯干位姿控制; 为提高双腿轮机器人在高速运动时跨越垂直障碍物的能力, 提出应对垂直障碍的跳跃动作规划方法, 并基于全身力矩控制框架进行控制与实现; 通过分析简化的轮式倒立摆模型, 得到腾空时飞轮转动对俯仰姿态的动力学影响, 实现腾空阶段俯仰姿态的调整. 设置连续跳跃仿真实验与有无飞轮调整的俯仰姿态对比实验, 其仿真结果证明所提方法的有效性与鲁棒性.     

A Hybrid Brain-Computer Interface for Closed-Loop Position Control of a Robot Arm

Brain-Computer interfacing (BCI) has currently added a new dimension in assistive robotics. Existing brain-computer interfaces designed for position control applications suffer from two fundamental limitations. First, most of the existing schemes employ open-loop control, and thus are unable to track positional errors, resulting in failures in taking necessary online corrective actions. There are examples of a few works dealing with closed-loop electroencephalography (EEG)-based position control. These existing closed-loop brain-induced position control schemes employ a fixed order link selection rule, which often creates a bottleneck preventing time-efficient control. Second, the existing brain-induced position controllers are designed to generate a position response like a traditional first-order system, resulting in a large steady-state error. This paper overcomes the above two limitations by keeping provisions for steady-state visual evoked potential (SSVEP) induced link-selection in an arbitrary order as required for efficient control and generating a second-order response of the position-control system with gradually diminishing overshoots/undershoots to reduce steady-state errors. Other than the above, the third innovation is to utilize motor imagery and P300 signals to design the hybrid brain-computer interfacing system for the said application with gradually diminishing error-margin using speed reversal at the zero-crossings of positional errors. Experiments undertaken reveal that the steady-state error is reduced to 0.2%. The paper also provides a thorough analysis of the stability of the closed-loop system performance using the Root Locus technique.      

风载下高压直流巡检机器人磁力矩平衡方法

针对高压直流巡检机器人在高空作业过程中易受风载影响,导致机身稳定性差和作业安全性低的难题,提出了一种基于高压直流磁场的磁力矩平衡方法:利用载流线圈在高压直流磁场中产生的安培力力矩与风载荷力矩的抵消实现动态平衡.根据机器人结构和高压直流输电线路周围的磁场特性,建立了磁力矩装置的物理模型,对磁力矩进行了理论计算并分析了风载...     

基于计算力矩的微创手术机器人控制

针对微创手术机器人通常采用的独立PD控制或基于重力补偿的PD控制,都必须预先设定好相应的PD常数,不能随刀具所受有效外载荷而进行自适应调节,从而影响了机器人的定位精度的问题.提出了一种基于计算力矩的控制模型,在拉格朗日动力学模型基础上引进控制量使机器人系统线性化,并且将静力学分析结果作为反馈信号,完成外载荷作用下的轨迹...     

一种面向行星探测的多轮机器人协调控制方法

面向星球表面探测应用,在研究基于曲柄滑块的多主动轮驱动结构的基础上,对机器人多轮协调控制 问题进行研究．对机器人在平坦以及崎岖地面行驶时驱动力矩的变化进行了详细分析．提出了一种基于驱动力矩变 化的多主动轮协调控制方法,并在多轮移动机器人平台上得到了实现．实车试验表明,该方法可以减少因各轮运动 不协调所产生的纵向滑移现象,提高了码盘定位精度,有效地降低了能耗．     

基于行为控制的移动机器人导航方法

针对移动机器人在完全未知或者部分未知的环境中进行自主导航容易陷入各种陷阱的问题,提出了一种基于多行为控制的导航方法;机器人通过激光雷达对周边环境进行感知,并将采集到的信息与行为转换条件进行匹配用于行为转换的决策;同时在该方法中通过栅格地图引入了记忆信息,从而增强机器人对周边环境的认知能力,从而提高机器人的决策能力;通过仿真实验证明了在简单环境中算法的有效性,同时也证明该算法对于某些复杂的环境有效可行,具有优化性、实时性与智能性的特点。     

洁净机器人反应转矩观测与碰撞保护研究

提出一种基于反应转矩观测器的机器人碰撞保护方法;机器人的反应转矩由基于模型的干扰观测器估值得到,模型的建立包括电机系统转矩模型与机器人系统动力学模型两部分;由于洁净机器人特殊的构型及关节耦合关系,机器人的动力学建模被大大简化,同时对简化后的模型采用最小二乘法对惯性参数和摩擦参数进行辨识,提高了模型的精度;根据永磁同步电机的转矩模型与机器人动力学模型,可以得到基于电机电流的机器人关节转矩;机器人与外界环境接触时,关节转矩的增加量即为反应转矩;通过设计反应转矩观测器并采用力/位混合控制结构,实现基于电流的机器人主动柔顺控制功能,并在洁净机器人进行碰撞保护实验,实际运行结果验证了该方法的有效性。     

一种基于行为的移动机器人目标人跟踪控制方法

针对室内复杂环境,对于智能服务移动机器人,设计一个连续稳定的目标人跟踪算法是必要的.为此提出一种室内环境下基于行为的移动机器人对运动目标人进行跟踪的控制方法,该方法综合优先级裁决方法与模糊行为融合法选取移动机器人的控制行为,较好地解决跟踪过程中存在多种行为以及行为冲突问题,在完成运动避障的同时保持对运动目标的跟踪.对避...     

直接转矩控制中定子磁链模型切换问题的研究

本文根据异步电机直接转矩控制的特点,分析了异步电机直接转矩控制模型切换存在的问题,提出了两种模型切换方法--滞环切换法和线性切换法.仿真结果表明,这两种方法是实用而有效的.