电动轮式全向移动机器人行走系统控制算法研究

针对传统的轮式移动机器人在空间狭小、工况复杂的环境下行走困难等问题,设计了一种基于单片机控制的电动轮式全向移动机器人行走系统。结合阿克曼转向原理和电子差速算法对全向机器人进行运动分析,得出不同运动模式下各轮转速与转角的数学模型;利用MATLAB中Simulink模块对模型进行仿真,分析仿真结果并得出结论。为今后全向移动机器人的研究提供一定的参考价值。     

基于解耦式主动万向脚轮的全向移动机器人设计

设计了一种具有运动解耦特性的新型主动万向脚轮,实现了脚轮的转向运动和滚动运动的无耦合独立控制。设计了基于解耦式主动万向脚轮的全向移动机器人,建立了其运动学模型,并通过MATLAB对全向移动机器人进行了运动学仿真。仿真结果表明：基于解耦式主动万向脚轮的全向移动机器人可以实现侧行和原地转向。     

基于Omni轮的全向移动机构的设计

为了实现在有限空间内进行任意方向运动,采用Omni轮的结构,设计了一种四轮全向移动机器人。选用F2812作为控制芯片,运用四轮全向控制的方法,得到所需的机器人的速度与轨迹,进行软硬件的设计,搭建了全向移动机器人,在实验中取得了良好的效果,满足对于机器人的控制要求,为轨迹跟踪控制的研究打下良好基础。     

基于ADAMS的主动脚轮式全向移动机器人动力学解耦仿真

对具有驱动能力的全向移动机器人主动脚轮进行了简化并构建了仿真模型,利用ADAMS软件对4组典型工况进行了仿真,结果表明:所运用的解耦算法能有效降低机器人的运动误差,移动机器人的运动精度显著提高,所提出的动力学解耦控制方案可行。     

基于自适应滑模控制的四轮全向移动机器人轨迹跟踪方法研究

针对四轮全向移动机器人动力学模型参数的不确定性以及外部扰动的影响,为提高其轨迹跟踪控制性能,提出了一种基于自适应滑模的四轮全向移动机器人轨迹跟踪控制方法。首先,基于驱动电机参数建立了机器人的动力学模型,在此基础上设计了一种自适应滑模轨迹跟踪控制器;其次,通过低通滤波器滤除轨迹跟踪控制器输出端的高频信号,同时为实现机器人动力学参数的在线估计,提出了一种参数自适应控制算法并利用RBF神经网络实时调整轨迹跟踪控制器的切换增益,以减小系统的抖振;最后,为验证所述方法的有效性,采用MATLAB进行了仿真实验。仿真结果表明,基于自适应滑模控制的四轮全向移动机器人轨迹跟踪方法可以较好地降低参数变化、外部扰动对系统的影响,能够减小系统的抖振,具有较好的抗干扰能力。     

单排连续切换全向轮移动机器人的布局方式与运动的稳定性分析

研讨了一种单排的连续切换全向轮及其全方位移动机器人的全向轮布局选择与运动时的稳定性问题,提出了一种单排的连续切换全向轮的结构,并基于此结构建立了移动机器人系统的运动学模型,通过解析系统速度逆雅可比矩阵的秩,得到了系统实现全方位运动的条件,分析给出了实现全方位运动所需的三轮、四轮的布局方式。同时,根据非完整系统的劳斯方程,建立了全向轮机器人的动力学方程,计算了车体在斜坡上运动时不发生后翻和侧翻的条件,并用ADAMS软件进行仿真验证了模型。研究为此类系统的设计和控制提供了理论基础。     

四轮式全向移动机器人设计

对几种全向移动机构进行综合比较的基础上设计了两种万向轮.在移动机器人本体上对这两种万向轮进行合理布局,采用四轮支撑形式,通过4个万向轮上的各个电机的联动使机器人实现全向移动功能.同时为了保证各万向轮能对实时路况做到自适应调节,采用悬架结构连接机器人本体和各个万向轮.最后对移动机器人进行运动学分析,得到了各电机输入转速与机器人运行速度的关系,验证了机器人的全向移动性能以及万向轮布局形式的合理性,为今后的运动控制和离线编程提供了依据.该移动机器人为需要全向移动的应用场合提供了一种完美的解决方案.     

爬壁机器人底盘结构全向移动自主控制设计

爬壁机器人全向移动时,由于平稳性因子较低,难以保障机器人在移动过程中的平稳性,且无法有效地控制机器人.针对目前存在的平稳性差和控制精度低的问题,提出爬壁机器人底盘结构全向移动自主控制设计方法,以爬壁机器人为例,研究全向移动机器人的底盘结构控制,在变换坐标系的基础上构建爬壁机器人的运动学模型;根据运动学模型为全向移动机器人的自主控制提供相关信息,提高控制的精准度.利用卡尔曼滤波器对爬壁机器人的姿态进行解算,对爬壁机器人运动的平稳性进行考虑,利用PID控制算法实现爬壁机器人底盘结构全向移动的自主控制.实验结果表明,所提方法控制的机器人平稳性好、控制精准度高.     

全向移动机器人的自抗扰轨迹跟踪控制

针对4-Mecanum轮全向移动机器人轨迹跟踪问题,设计了一种自抗扰控制器。首先对机器人的运动学与动力学模型进行分析;其次由反步法设计运动学控制器,并根据机器人在运动过程中受到未知干扰的现象,设计了改进的扩张状态观测器和动力学控制器;最后在不同扰动的作用下进行仿真。对比结果表明该控制器跟踪误差小,收敛速度快,观测器能够快速准确地估计出不确定因素对机器人的扰动并进行实时补偿,验证了该控制器具有较好的抗干扰性和鲁棒性。     

基于力传感器的移动平台的控制

基于脱离固定运动平台实现患者在地面上自由的移动训练,设计了全向康复移动机器人,并针对机器人的移动跟随控制,分别对底盘轮子机械结构以及软件控制进行分析、调试与实验。     

考虑打滑干扰的解耦式主动脚轮全向移动机器人跟踪控制

基于解耦式主动脚轮的全向移动机器人系统,提出了一种考虑未知脚轮打滑的轨迹跟踪控制方法。建立了包含脚轮打滑情况的全向移动机器人运动学模型,利用附加传感器获得的冗余信息对滑动参数进行估计;根据反步法设计轨迹跟踪控制器,利用Lyapunov定理证明闭环系统的稳定性,并依据极点配置的方法实现控制参数的整定。仿真与实验结果表明:该控制方法能够使全向移动机器人在复杂室内地面稳定地跟踪设定轨迹。     

基于光学动作捕捉的室内移动机器人轨迹跟踪

以基于麦克纳姆轮的全向移动机器人为研究对象,首先对基于标记点的光学动作捕捉系统的定位原理进行研究,然后对移动机器人的驱动原理和位姿误差进行分析,建立运动学模型和位姿误差模型,通过反演法设计虚拟反馈,并结合李雅普诺夫函数构造出具有全局渐近稳定的轨迹跟踪控制器。接着对测试环境和试验样机进行搭建,将光学动作捕捉系统采集的位姿信息反馈到机器人的控制回路中,最后对直线和圆周轨迹进行跟踪仿真。通过在试验样机上实验验证,总结出利用光学动作捕捉系统对移动机器人采集的定位信息,可令移动机器人拥有良好的轨迹跟踪性能。     

基于双DSPs架构的移动机器人运动控制系统的设计

为了提高移动机器人的运动性能,以全向轮移动平台作为机器人的运动机构,设计了一种基于双DSPs架构的移动机器人运动控制系统,系统硬件电路简洁、集成度高;轮速控制使用模糊自适应PID算法,实现了PID参数的自动整定,较好地实现了全向轮的速度控制.实验证明移动机器人运动快速灵活、可控性强.     

基于滑动动力学模型的机器人轨迹跟踪控制

针对三轮全向移动机器人在运动过程中产生的滑动现象,提出一种基于滑动动力学模型的轨迹跟踪控制方法。在三轮全向移动机器人运动学以及动力学建模的基础上,通过分析轮毂滚动方向和滚子滚动方向上的车轮接触摩擦力,提出了一种滑动动力学模型,并将该模型引入三轮全向移动机器人闭环运动控制系统,以提高其轨迹跟踪控制精度。在Matlab/Simulink平台上进行轨迹跟踪控制仿真。结果表明,基于滑动动力学模型的三轮全向移动机器人运动控制系统具有较好的稳定性和准确性。     

六轮全地形移动机器人越障性能分析与仿真

针对六轮全地形移动机器人悬架机构的结构特点,构建了机器人越障过程动力学模型,对机器人的越障性能进行了分析并利用ADAMS进行了动力学仿真。首先对机器人前轮、中轮、后轮的越障过程进行了分析,进而基于达朗贝尔原理建立了机器人越障过程的动力学模型并进行了动力学分析,得出了机器人运动状态对电机输出力矩的影响。然后基于ADAMS仿真软件构建了机器人的仿真模型并进行动力学仿真,为机器人电机选型奠定了理论基础。最后移动机器人越障性能实验表明,六轮全地形移动机器人可以爬越楼梯等垂直障碍,为提高机器人适应复杂地形环境的能力提供理论依据。     

主动脚轮式全向移动机器人的动力学解耦分析

设计了一种具有驱动能力的主动脚轮,在主动脚轮设计方案基础上建立了具有两个主动脚轮的全向移动机器人的运动学和动力学模型,并提出了基于两个主动脚轮的全向移动机器人的动力学解耦控制方案,解决了主动脚轮式全向移动机器人运动过程中的动力学耦合问题。     

球—轮复合可变形机器人的结构设计与分析

设计一种将球形机器人与轮式机器人运动特点相结合的可变形移动机器人。该移动机器人可以适应多种复杂的地形环境,自身几何形状发生变化以实现球形和轮式机器人互换。球—轮复合型移动机器人的机构系统由可变形球壳、球体推进装置和轮式驱动装置组成。通过对可变形球壳的拉伸和收缩实现球形和轮式机器人之间的角色交换。运用理论推导和参数优化等方法对球—轮复合型移动机器人中的变形球壳、车轮、和驱动重摆的结构尺寸进行分析,并通过仿真试验验证了机构尺寸参数选择的合理性,为该复合型移动机器人的机构设计提供了理论依据。最后通过实物试验验证,证实了该移动机器人实现的可行性。     

双臂移动机器人三维仿真与离线编程系统的研究

文章介绍了一种双臂移动机器人三维仿真与离线编程系统。用户通过图形编程界面对机器人进行任务规划,在三维仿真环境中预览和分析规划结果,最后可将优化程序下载到真实机器人中以进行控制。系统运行于RT-Linux平台,采用Java3D实现三维仿真,能实现多机器人机制。目前该系统支持日本安川公司研制的SmartPal双臂移动机器人。     

一种新型轮腿式移动机器人的越障能力分析

轮腿式机器人是一种兼具轮式和腿式机器人特性的复合式移动机器人。首先提出一种能适应复杂地形的串并混联式轮腿结构,并由此设计具有各向同性的六足轮腿式移动机器人。分析并建立了该机器人越障高度及跨沟宽度与其机构尺寸之间的数学关系,据此进行机器人设计。最后利用仿真试验验证了机器人跨越障碍和沟渠的能力。     

考虑万向轮打滑的全向移动机器人轨迹跟踪研究

速度动态特性对于机器人的轨迹跟踪极为重要,建立了没有转向机构的三轮全向移动机器人的虚拟样机模型,在笛卡尔坐标下对样机进行了运动学分析,并从动力学的角度阐述了万向轮的速度变化特性对机器人运动轨迹的影响。提出了基于PID算法的速度补偿方案,并通过ADAMS和MATLAB实现了控制方案的联合仿真;结果表明该策略能够增强机器人运行速度的实时性,使得轨迹误差可以限制在5%以内,提高了系统的运行效率和鲁棒性。