基于力估计与切换控制的六足机器人三边遥操作

传统三边遥操作系统的力传感器对主从端交互力进行测量时局限性较大,且在共享权重切换时易导致系统不稳定,本 文设计基于力估计与权重切换控制的六足机器人三边遥操作控制架构。 针对系统各端口交互力信息缺失的问题,设计一种非 线性交互力估计器,实现对各端口间交互力的实时估计。 聚焦双操作者控制权重动态调整过整中的柔顺切换问题,本文基于共 享控制策略,设计权重因子自适应切换算法。 为保证所提出系统的稳定性及透明度,融合力估计器及权重切换算法,设计遥操 作系统的控制器。 通过力反馈设备分别和 Vortex 与 ElSpider 六足机器人搭建半物理仿真平台与实物实验平台,对本文提出控 制方法进行验证。 相对于传统三边遥操作,实验表明在平坦地形下速度跟踪性提高了 45. 12% ,力跟踪提高了 64. 71% ;在崎岖 地形下速度跟踪提高了 39. 02% ,力跟踪提高了 29. 41% 。     

基于变波阻抗控制策略的六足机器人双边遥操作

针对变时延条件下六足机器人行进任务中的跟踪性较差问题,本文提出了一种基于波阻抗在线补偿策略的六足机器人 双边遥操作控制方法。 该策略以四通道控制架构为基础,采用时延预估器对通信时延进行预估,并设计波阻抗在线调整规则, 以此提高系统的跟踪性。 同时结合时域无源性控制方法,对通信环节与环境端潜在的有源性进行二次补偿,保证系统的绝对无 源,利用 Llewellyn 准则设计主从端的控制律参数。 搭建基于 Vortex 半物理仿真实验平台与实物实验平台对本文所提出的方法 进行验证。 实验结果表明变波阻抗控制结合时域无源性控制可以保证系统的无源性,相对于传统双边遥操作速度跟踪性提高 了 84. 3% ,力波动范围降低了 84. 7% 。     

六足机器人爬楼梯步态规划

楼梯是移动机器人工作环境中最常见的复杂障碍物之一,也是衡量机器人在非结构化环境中推进性能的一项重要指标。因此,分析了国内爬楼梯机器人的研究现状,设计了六足机器人AmphiHex的四足步态,计算了四足步态的稳定裕度,并分析了四足步态在不同楼梯中的应用,最后通过实验验证步态规划是可行的,从而为机器人的系统设计和行为决策提供指导。     

基于手眼协调机器人的共享控制遥操作系统

提出了一种基于机器人手眼协调的共享控制遥操作系统框架.基于双目视差和主动轮廓构建机器人自主手眼协调系统,并将这种手眼协调机器人作为遥机器人构成一个半自主、共享式的遥操作系统.为了将人和机器人的各自的长处充分的融合到系统中,开发了相应的自然图像用户界面和遥自主命令程序模块用于人和自主机器人之间的交互.实验表明提出的这种基于手眼协调的共享控制遥操作系统具有高操作效率和对操作者友好等优点.     

基于阻抗特性的六足机器人动态稳定性

针对六足机器人在崎岖路面行走时,易受到外力干挠发生倾覆失稳的问题,提出一种考虑外力、重心位置、支撑面倾角、运动特性以及机器人阻抗特性的动态稳定性分析方法。建立机器人正运动学和重心求解理论模型,对机器人的实时重心与足端位置进行求解,将机器人绕足端支撑边界的倾翻动作等效为机械旋转系统,在规范化能量稳定裕度判定方法的基础上,建立基于阻抗特性的机器人动态稳定性数学模型,分析不同因素对机器人动态稳定性的影响规律。研究结果表明,机器人阻抗特性极大地提高了机器人的动态稳定性。     

六足机器人腿部损伤的容错行走研究

设计了一款皮带传动的六足机器人,利用逆运动学对该腿部机构进行工作空间分析。因非结构化环境的环境信息不可知且较恶劣,使得六足机器人腿部损伤现象时常发生。为了提高腿部损伤六足机器人的容错行走能力,在无附加装置和系统的条件下,提出了一种新的控制策略。首先对机器人受损腿部情况进行分类,并基于受损后六足机器人的稳定裕度分析,通过利用机身姿态动态调节和利用部分腿的基节初始化转角调节提高其容错行走能力。分析腿部损伤六足机器人在一个运动周期内的足端位移、机身姿态等实验数据,从而验证了所提控制策略的有效性。     

基于六足探测机器人的自动避障控制

为了实现六足机器人在探测领域中自动避障的目的,通过分析主要论述了六足机器人的步态分析、路径规划、控制方案和算法.该系统采用PBASIC语言编程开发,并将该系统在自行装配的六足机器人上进行了多次试验与调试.试验结果表明,该方法是可行的,且适应性强、抗干扰能力好,具有良好的可扩展性.     

基于足地接触特性辨识的六足机器人自适应阻抗控制

为提高足式机器人在未知地面环境中运动适应能力,提出了一种基于足地接触特性辨识的模糊自适应阻抗控制算法.首先,针对六足机器人提出一种足地接触特性辨识方法.为降低六足机器人行走时足地之间的冲击力,提出了一种六足机器人沿腿长方向基于足地接触参数的模糊自适应阻抗控制器.基于六足机器人在不平坦地面行走时的足地接触状态,建立机器人...     

六足机器人控制系统设计

由于国内石油管线巡护以传统人工巡检为主，受人为和地理区域因素的影响，导致复杂地理环境以及人力无法达到区域的场所下的管线巡检困难。因此，本文设计了一种六足机器人控制系统，使用STM32F103RCT6作为主控板，连接舵机驱动板，搭配传感器模块，采用三角步态来控制机器人，从而实现石油管道智能巡检。     

面向在轨服务的机器人遥操作双边控制

为解决随机分布时延对双边遥操作系统稳定性的影响,将马尔可夫跳变参数技术应用到时延建模中.首先将遥操作系统的一般方程转化为状态空间描述形式;针对时延的随机分布特征,建立了时延分布的马尔可夫跳变模型;在此基础上,利用线性矩阵不等式方法,构建r系统的时延独立稳定性定理,并用李雅普诺夫函数方法进行了证明;最后,在两种马尔可夫概...     

新型六足爬行机器人设计

采用了仿哺乳类的腿部结构,并针对这种腿部结构设计了六足的行走方式,通过对12个步进电机的控制,采用三角步态,实现了六足机器人的直行功能.仿真及试验证明,这种结构能较好地维持六足机器人自身的平衡,并且对今后更深入地研究六足机器人抬腿行走姿态及可行性,具有较高的参考价值.     

Real-time mobile robot teleoperation via Internet based on predictive control

A remote control system that can control a mobile robot in real time via the internet is proposed. To compensate for the network delay and counteract its impact on the teleoperation system, a predictive control scheme based on the modified Smith predictor proposed is selected. To ensure the stability and transparency of the system, a dynamic model manager is designed based on the information exchange between the sensors at the master and slave sides. To precisely predict the time delay, a new timer synchronization algorithm is proposed. To decrease delay-jitter, a new data buffer scheme is performed. Force feedback and a virtual predictive display are introduced to enhance the real-time efficiency of teleoperation. The usefulness and effectiveness of the proposed method and system are proven by teleoperation experiments via the internet over a long distance. __________ Translated from Robot, 2007, 29(4): 305–312 [译自: 机器人]     

六足步行机器人分级控制及通信

研究了六足步行机器人的分级控制策略;实现了Windows的PC机和工控机之间的数据通信;制定了基于RS—232C的串口通信协议;研究了Windows平台下串口通信的实现方法;并用Visual C 编写通信类实现了上位机Windows环境下的通信编程。实验证明,数据通信稳定可靠;分级控制实时、有效。     

Terrain classification and adaptive locomotion for a hexapod robot Qingzhui

Frontiers of Mechanical Engineering - Legged robots have potential advantages in mobility compared with wheeled robots in outdoor environments. The knowledge of various ground properties and...     

基于CNN-GRU的遥操作机器人操作者识别与自适应速度控制方法

传统空间遥操作系统中从端机械臂的运动速度完全取决于操作者的操作速度.为了提高空间遥操作系统的安全性,提出了一种基于操作者操作速度识别的自适应速度控制方法.结合深度学习的理论,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)和门控循环单元(GRU)神经网络的融合模型来对操作者的速度进行识别分类.选取了九位受试者构建操作者速度样本库,...     

触觉反馈遥操作机器人关键控制技术的发展现状

针对现有的综述难以全面涵盖在触觉反馈遥操作控制领域的新成果与新方向这一问题,分析了传统双向控制结构,对国内外新提出的改进四通道控制方法、移动机器人异构双向控制、多向控制结构、通信干扰观测器等方法进行了论述。对关键的四通道控制方法进行了实验和评价,分析了存在定常／时变通信延迟时的稳定控制方法,从而理清了遥操作机器人控制领域的研究脉络与方向。研究结果表明,触觉反馈遥操作机器人的控制技术将按有、无通信延迟划分,在两个方向上并行发展：一方面将以四通道方法为基础提出新的异构形式和多机器人控制结构,并通过干扰抑制来提高系统透明性;另一方面将以无源性理论以及干扰观测理论为基础发展出适用于时变延迟的高透明双向控制和多向控制方法。