基于蚁群算法优化自抗扰控制器的机器人控制

研究基于线性自抗扰控制器的机器人无标定手眼协调控制,搭建了控制系统的Simulink模型,为解决控制器的参数整定问题,选择并编写了蚁群算法的MATLAB程序,通过代码与模型相结合的仿真实验,实现了六自由度机器人对运动目标的跟踪控制,仿真结果验证了算法的可行性和有效性。     

基于webots的机器人避障及物体识别仿真

本文运用webots对机器人在家庭环境下物体识别可能遇到的问题进行了模拟仿真,验证其可行性.主要完成了对家庭环境和机器人模型的搭建及控制程序的编写并以此实现机器人避障和物体识别.仿真结果表明,此方法可行.为今后的算法改进奠定了基础.     

微小型陆空两栖机器人地面移动控制方法

针对复杂环境中移动机器人的越障需求,设计一种微小型陆空两栖机器人,构建控制系统,建立机器人地面移动运动学模型。基于平方根球面单形无色卡尔曼滤波器进行位姿状态估计,采用模糊PID实现了机器人的运动控制。仿真实验结果表明,该控制方法能够有效地控制机器人的运动。     

带干扰补偿的工业机器人动态面控制

针对机器人离线编程与运动控制问题给出了分析与设计,着重分析了存在参数不确定及外部扰动下的机器人控制系统设计问题。针对各关节耦合较强的机器人运动控制问题,提出了一种反步自抗扰控制方法,以直流电机电压作为控制输入,将关节运动动力学表示为级联系统,通过扩展状态观测器方法实现对未建模动态和外部干扰的估计,在控制器中进行补偿.该方法仅需要关节指令和实际关节角及其一阶导数信息,实用性好,鲁棒性强,精度高。基于数学仿真验证了文章提出的控制方案,仿真结果表明在跟踪幅值为50deg,频率为2的正弦关节指令信号时,误差小于0.11deg,适用于高速机器人的高精度运动控制。     

机器人辅助作业轨迹跟踪控制方法研究

机器人辅助作业过程中具有不确定外部力干扰情况下的交互控制问题,为此,文中提出一种基于误差的PD协同滑模阻抗控制模型的上肢康复机器人交互控制策略,以实现人机系统较好的轨迹跟踪精度与柔顺性。首先,对欠自由度上肢康复训练机器人完成运动学与动力学建模,以保证机器人可以跟踪预设轨迹;其次,针对滑模阻抗控制模型人机系统阻尼特性较好,但轨迹跟踪精度较差的问题,设计基于误差的PD协同阻抗控制模型。将交互过程中人施加的外部力视为干扰,在外力迫使机器人运动误差较小的情况下,采用PD控制模型减小康复训练过程中误差;而在外力迫使机器人产生较大误差时,采用滑模阻抗控制模型,保持系统良好的柔顺性。最后,通过仿真分析较大的外部干扰对系统的影响,并验证所提策略的有效性。结果表明,所提策略可以实现人机系统较高的轨迹跟踪精度与良好的柔顺性,与滑模阻抗控制策略相比,在外界力突变情况下,轨迹跟踪精度提升15.5%,关节力误差降低4.1%。     

基于模糊PID的球形两栖机器人的设计及控制

为了解决移动机器人对工作环境要求严格的问题,设计了一种适用于多变、狭窄环境的轻小型球形陆空两栖机器人,具有地面滚动和空中飞行两种运动模式,可以自主完成运动模式的切换。首先,设计了机器人的结构,包括滚动部分、飞行部分和模式切换部分。基于拉格朗日方法,建立了不同运动模式下的动力学模型,建立了基于欧拉方程的运动学模型。最后,根据机器人的运动模型,设计了飞行模式和地面滚动模式下的姿态控制器,并对控制器进行了仿真对比实验。在实机上进行了测试,实验结果表明,该机器人能够实现自主模式切换,在不同运动模式下运动稳定、姿态可控,在纯地面模式下具有一定的越障能力。在结构、控制方法及控制策略切换方法上对陆空两栖可变形机器人具有一定借鉴作用。     

工业机器人中的离线编程技术分析

工业机器人中的离线编程,实际上就是基于计算机图形学构建机器人工作环境的几何模型,充分合理利用规划算法,有效操控图形,在处于离线状态时合理规划其运动轨迹。在完成离线编程之后,进行三维图形动画仿真,以此校验程序的精确度,通过检验,便可以将代码传输给机器人控制系统,从而实现对于工业机器人的科学合理控制。据此,文章主要对工业机器人中的离线编程技术进行了详细分析。     

ROS环境下的机器人仿真模型构建方法研究

在众多的机器人仿真平台中,ROS可以封装机器人硬件。提出在ROS环境下构建机器人的仿真模型方法。设计了机器人仿真模型的导入方法及过程,利用所提方法将模型导入具体的应用实例。将Solid Works装配文件解析成机器人模型的URDF文件,并在Move It!中进行验证。结果表明,该仿真模型构建的方法是有效的,模型是可操作的,为后续的机器人运动规划和轨迹规划问题的研究提供了易实现和易操作的机器人模型。     

四足机器人CPG步态规划与坡面运动控制研究

针对四足机器人进行坡面运动时,机体重心不稳定、足端易打滑等问题进行研究。本文提出了一种适用于全肘式四足机器人坡面运动的前庭反射数学模型。首先,在Simulink中以Hopf振荡器搭建了中枢模式发生器(CPG)控制网络,并将四足机器人模型导入Simulink中,通过调整CPG网络相位关系生成了trot步态,并以该步态进行上坡仿真实验。为实现坡面运动自适应性、稳定性,将前庭生物反射数学模型引入控制网络,使机器人在坡面运动时,根据坡度信息,能够调整机体姿态,使重心保持稳定。仿真结果显示,坡面运动时前庭反射有效地减少了机器人躯体的震动与打滑程度,最终证明了将前庭生物反射数学模型与CPG进行有机融合能有效地提高四足机器人坡面运动时的稳定性。     

具有动态领导者的多机器人系统包含控制研究

针对具有动态多领导者的多智能机器人包含控制问题,设计了一种基于一般连续时间线性动力学的多机器人系统模型与耦合增益自适应更新律包含控制方法。首先建立具有一般连续时间线性动力学的多机器人系统模型,其次使用图论描述多机器人系统中各机器人单体间的通信拓扑关系,然后设计了具有耦合增益自适应更新律的分布式包含控制协议实现所有跟随者最终都保持在领导者组成的凸包内并随其运动,此外该包含控制方法使得所有的跟随者只需参考邻居跟随者的信息而不需要接收全局信息,降低了系统的通信需求,增强了系统的稳定性和冗余性,仿真实验结果表明所提出的控制方法的有效性。     

移动机器人路径跟踪模糊控制系统设计及仿真

本文的主要研究内容是模糊逻辑在移动机器人已知全局路径的情况下通过对局部路径的分析进行轨迹跟踪运动中的应用。利用模糊逻辑在移动机器人运动控制中的优越性,结合驾驶员的丰富经验设计了移动机器人的模糊控制器,包括一个预瞄距离确定器和一个运动模糊控制器。设计出移动机器人运动控制进行仿真的方法及程序流程,对其进行计算机仿真验证控制...     

双臂六自由度空间机器人广义雅可比矩阵的推导

本文建立了双臂六自由度空间机器人的运动学模型,基于此模型,推导出描述机械手末端运动速度与各关节运动速度关系的广义雅可比矩阵(GJM).较现有的其他推导GJM方法相比,导出的GJM求解公式显式、易求,可直接对GJM表达式中各参数赋值,求出GJM.本文的建模方法适合采用分解运动速度(RMRC)控制方法.计算机仿真中,给出了基于RMRC控制方法,利用本文导出的GJM求解公式实现了对机械臂的运动控制.     

Multi-hierarchy interaction control of a redundant robot using impedance learning

The control of robots with a compliant joint motion is important for reducing collision forces and improving safety during human robot interactions. In this paper, a multi-hierarchy control framework is proposed for the redundant robot to enable the robot end-effector to physically interact with the unknown environment, while providing compliance to the joint space motion. To this end, an impedance learning method is designed to iteratively update the stiffness and damping parameters of the end-effector with desired performance. In addition, based on a null space projection technique, an extra low stiffness impedance controller is included to improve compliant joint motion behaviour when interaction forces are acted on the robot body. With an adaptive disturbance observer, the proposed controller can achieve satisfactory performance of the end-effector control even with the external disturbances in the joint space. Experimental studies on a 7 DOF Sawyer robot show that the learning framework can not only update the target impedance model according to a given cost function, but also enhance the task performance when interaction forces are applied on the robot body.     

一种移动机器人的运动控制方法研究

针对反应式移动机器人运动控制中存在的缺乏自主运动规划等问题,介绍了一种新型移动机器人的运动控制方法。设计了一种混合式控制结构实现移动机器人的运动控制。采用基于行为的运动控制策略,将反应式行为和规划行为融合在一起。实验结果表明该策略能够很好地完成复杂环境下移动机器人的运动控制。     

两轮差速机器人运动学分析和控制研究

对两轮差速机器人的运动控制进行分析,建立了输入/输出量之间的函数隶属关系,在建立轮式机器人的运动学模型和动力学模型基础上,为实际研究提供可行性指导和理论依据。同时为博创平台的差速机器人运动控制提出新的思路,即基于模糊控制的机器人路径跟踪。将增量式PID控制算法及模糊控制策略结合起来,应用于两轮差速机器人的运动控制模型中,并运用Matlab进行仿真,得到了控制系统的响应曲线,达到了满意的效果。     

基于STM32的智能搬运机器人的研究与设计

针对老年人和行动不便者日常生活困难的问题,设计了一款可以进行基本日常操作的智能搬运机器人。机器人以STM32单片机为主控制器,通过红外线、超声波等传感器获取外界环境信息,对履带式行走机构和机械臂进行控制。履带结构较为平稳,具有良好的越障能力;机械臂自由度高,可完成360度全方位无死角的的抓取活动。本文使用Creo进行建模,实现机器人的运动仿真,优化机器人机械结构,借助Keil进行程序编译,解决机器人运动的算法问题。智能机器人利用多个传感器作为“感觉器官”,凭借稳定的履带行走机构和高自由度的机械臂,实现超声避障、智能循迹、定距抓取等多个功能。     

基于LabVIEW的手术机器人虚拟仿真平台设计

为了清晰地观察手术机器人的运动状态,文中提出了一种基于LabVIEW的3D虚拟仿真平台构建方法。该方法将图形化编程软件LabVIEW作为构建平台,结合SolidWorks机械建模、LabVIEW的GUI前面板、三维显示控件以及LabVIEW Robotics工具包搭建了可视化程度高、模型效果逼真的手术机器人3D虚拟仿真平台。针对文中设计里自主构建的从手机械臂和主手操作台,详细讲述了虚拟仿真平台的构建过程,并且使用算法实现了手术机器人在主从控制系统中的实时参数控制。最后结合MATLAB对手术机器人末端位置运动进行测试对比。测试结果表明轨迹路径一致,可以通过该方法实现对手术机器人的虚拟仿真平台构建。     

工业机器人空间轨迹仿真分析

机器人的建模与轨迹规划是机器人控制的基础。针对ABB_IRB120型工业机器人的结构特点,通过D-H法建立数学模型,运用蒙特卡洛法分析工作空间。文中采用MATLAB Robotics Toolbox对该型机器人进行运动学仿真和两点之间的点对点轨迹规划。针对Robotics Toolbox轨迹规划功能的局限性,通过二次开发,增加了循环算法,扩展该工具箱的轨迹规划应用范围,使模拟的机器人末端执行器能够生成连续的复杂空间运动曲线。最后对平面余弦曲线及空间螺旋曲线进行实时仿真,结果显示所生成的轨迹与设定轨迹基本吻合,运动参数有效性达到95.2%以上,证明了该算法的可行性和有效性。     

基于自适应卡尔曼滤波的侧滑移动机器人运动模型估计

精确实时在线的运动模型对于侧滑移动机器人的运动控制和轨迹规划至关重要,相比于离线模型估计,该文在基于速度瞬心(ICRs)的侧滑移动机器人运动学模型基础上,采用扩展卡尔曼滤波(EKF),在同一特定地形下在线准确得到ICRs的参数值;并针对不同的地形情况,采用k-近邻法对地形进行分类,实时判别机器人当前运行的路面,采用自适应的卡尔曼滤波器(AKF)调整滤波器参数。仿真和实验对比表明,该方法在同一地形和变化地形下均能快速估计出侧滑移动机器人的运动学模型,收敛时间均为3 s以内,可以满足实际使用的需要。     

基于虚拟现实的Internet机器人网络控制研究

采用OpenGL建立了机器人可视化仿真模型以及Internet机器人网络控制的可视化仿真平台。针对需要交换多种类型信息的要求,设计了传输协议,实现在通讯信道中的多种信息分时复用传输。采用Visual C 6.0的WinSock网络编程接口实现网络通讯功能。为了使用户获得良好的交互界面,设计了基于虚拟现实的交互方法,双向通讯结构可以降低传输滞后对系统实时性的影响。