基于控制Lyapunov函数的履带式移动机器人轨迹跟踪

将履带式移动机器人简化为轮式移动机器人系统,建立了其运动模型.讨论了基于运动模型的履带式移动机器人的轨迹跟踪问题.在此基础上,基于控制Lyapunov函数,设计了履带式移动机器人的轨迹跟踪控制器.考虑到机器人的运动学约束,引入受限策略以保证其运动平滑.仿真结果验证了所设计控制器的有效性和正确性.     

轮式移动机器人路径跟踪控制方法研究

针对轮式移动机器人的路径跟踪问题,提出了一种基于动态预瞄的移动机器人路径跟踪控制方法.根据差速轮式移动机器人运动学模型和实时位置信息,建立路径跟踪偏差模型,并采用构建虚拟运动路径的方式设计移动机器人路径跟踪控制方法,结合路径跟踪偏差模型,实时调整移动机器人的运动状态,不断缩小运动过程中的偏差,最终实现路径跟踪.实验结果...     

基于Backstepping的轮式移动机器人镇定研究与实验验证

根据轮式移动机器人的运动学模型,基于Back-stepping方法,构造了轮式移动机器人镇定系统的李雅普诺夫函数,并通过使李雅普诺夫函数负定,设计了移动机器人镇定控制律.轮式移动机器人的仿真实验以及实际的控制实验表明,该方法能使轮式移动机器人的伍姿从任意θ(0)≠0的初始状态渐近收敛到原点.     

多运动模式移动机器人的可变形轮腿运动学分析

提出了运用变形关节将腿式与轮式两种运动方式相结合的一种多运动模式新机构,构建了多运动模式移动机器人的可变形轮腿坐标体系,分析了可变形轮腿的运动学特性,建立了其运动学模型,并进行了求解,应用计算机仿真技术对运动学进行了仿真验证,表明该机构不仅可以平稳移动,提高了移动速度,而且大大增加了多运动模式移动机器人对复杂地面的适应能力.     

松软地面轮式移动机器人低能耗通过性机理与控制研究

为确保松软地面轮式移动机器人在较低的能耗下具有更好的通过性,基于地面力学理论分析了轮地接触力学特性,建立了轮地接触力学模型.通过对车轮驱动性能的研究,以车轮滑转率为状态变量,建立了车轮与松软地面相互作用的动力学模型,设计了用模糊驱动控制器来跟踪轮式移动机器人车轮的期望滑转率.MATLAB/SIMULINK仿真结果表明,该控制器可以在0.5s时间内有效地跟踪期望滑转率,使轮式移动机器人始终运行在最佳状态.     

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。     

基于刚性折纸的新型可折展移动机器人折展原理分析及验证

针对现有轮式机器人的本体相对固定无法适应复杂环境的问题,将自由度较少、折展比大的刚性折纸机构与高效的轮式运动相结合,提出一种新型可折展移动机器人机构,提升了移动机器人在复杂环境下的通过性能。对此机构折展原理进行分析,得到机器人三维尺寸与驱动角之间的关系,并通过建立简化模型,对动力学进行研究,得到不同位置的驱动力矩随驱动角的变化,从而得到最优驱动布置方案,之后通过运动协调算法研究,实现了机器人移动与折展协调运动,使其能够在复杂环境中高效运动。最后搭建物理样机以及控制系统,并通过试验验证机器人的移动及折展性能。结果表明,该可折展移动机器人具有三维折展比大,运动灵活高效的优点,可通过切换姿态适应复杂路径,有望在探测、检测以及救援等工程领域得到应用。     

沙地环境下椭圆型腿运动特性实验研究

对移动机器人来说,适应复杂环境是相当重要的.椭圆型腿结合了轮式和腿式的优点,具有椭圆型腿的移动机器人在地面运动中有很好的运动性能,但椭圆型腿与地面的动力学还没有深入的研究,尤其是椭圆型腿在松软沙地介质的通过性.主要介绍椭圆型腿在沙地介质中运动性能的研究实验平台的设计,同时对其运动性能进行分析.通过对移动平台重心起伏、周期步长、前进速度和推进效率的分析,为椭圆型腿的优化提供实验依据.椭圆腿的足地实验对椭圆型腿的优化设计和移动机器人的控制有重要意义.     

轮式移动机器人混合导航的实验研究

轮式移动机器人是先进制造系统中重要的物流工具之一。对轮式移动机器人来说,安全、准确地完成物料的运输任务,环境感知、路径规划、定位和导航等功能是其控制系统必备的重要功能。为了提高移动机器人的导航可靠性和定位精度,笔者根据移动机器人在运动过程中的特点,为XAUT.AGV100设计了一混合导航系统。通过理论分析证明了所设计的混合导航方法的可行性,通过实验验证了采用该导航方式可有效提高移动机器人的定位精度。理论分析及实验结果均表明,移动机器人采用所设计的混合导航方式可有效,可靠地实现高精度的定位。     

小型轮履腿复合式机器人设计及运动特性分析

针对在室内外环境下对小型移动机器人的运动要求,综合轮式、履带式和腿式运动机构的优点,研制开发了一种多运动模式的小型轮履腿复合式移动机器人。该机器人可以进行轮式高速运动、履带或腿式越障等多种模式的运动。对其运动特性、越障性能、自动复位功能进行了详细的分析。采用的嵌入式控制系统保证了机器人功耗低、可靠性好、实时性高的控制要求。试验表明,这种移动机器人运动灵活,具有很好的环境适应性和较高的越障能力。     

Autonomous mobile robot navigation system designed in dynamic environment based on transferable belief model

This paper investigates the possibility of using transferable belief model (TBM) as a promising alternative for the problem of path planning of nonholonomic mobile robot equipped with ultrasonic sensors in an unknown dynamic environment, where the workspace is cluttered with static obstacles and moving obstacles. The concept of the transferable belief model is introduced and used to design a fusion of ultrasonic sensor data. A new strategy for path planning of mobile robot is proposed based on transferable belief model. The robot’s path is controlled using proposed navigation strategy that depends on navigation parameters which is modified by TBM pignistic belief value. These parameters are tuned in real time to adjust the path of the robot. A major advantage of the proposed method is that, with detection of the robot’s trapped state by ultrasonic sensor, the navigation law can determine which obstacle is dynamic or static without any previous knowledge, and then select the relevant obstacles for corresponding robot avoidance motion. Simulation is used to illustrate collision detection and path planning.     

基于贝塞尔曲线的机器人非时间轨迹跟踪方法

在复杂环境的轨迹跟踪过程中,针对移动机器人不确定时延导致控制品质下降问题,提出基于五次贝塞尔(Quintic Bezier)曲线的移动机器人非时间参考轨迹跟踪控制方法。首先,利用Quintic Bezier曲线对规划路径点进行平滑,并根据连续约束进行优化,完成多段Quintic Bezier曲线的光顺拼接,获得平滑且连续的轨迹;而后以Quintic Bezier曲线参数u作为中间映射量,构建路径长度与轨迹坐标间的状态映射模型,设计移动机器人非时间运动参考量;在此基础上,根据移动机器人运动学模型,提出一种奇异点旋转映射技术,消除奇异点对轨迹跟踪控制品质的影响。实验结果说明,所用方法能提高规划路径的平滑性与连续性,增强移动机器人不确定时延跟踪控制的鲁棒性,避免了奇异点的影响。     

自学习移动机器人在未知环境中的路径规划

通过对移动机器人在未知环境中的运动分析,结合多传感器信息,利用一种新的移动机器人在未知环境中的定位算法。该算法可根据移动机器人的运动过程。不断更新其位置状态。并能对下一步位置状态进行预估计。然后根据实测传感器信息对预估值进行修正。获得实际位置状态。并为移动机器人的路径规划提供基础。容纳后用遗传算法来获得机器人的最佳路径,最后用仿真试验验证了该方法的可行性。     

前轮操舵驱动移动机器人前后轮横滑刚度测量

通过对移动机器人进行平面运动动力学及运动学分析，建立平面运动移动机器人稳态圆运动动力学方程组；结合前轮驱动电机编码器、舵电机编码器以及机架陀螺仪分别采集到的前轮移动速度、舵角和机器人本体偏摆角速度，利用牛顿-拉夫森方法对动力学方程组进行求解，得到机器人前后轮的横滑刚度。研究结果为轮式移动机器人横滑特性及动力学研究提供了一种简单有效的手段，对路径跟踪研究也具有一定的参考价值。     

基于避障准则的双臂手移动机器人桁架内运动规划

针对桁架内移动的避障要求,研究双臂手移动机器人桁架内运动的规划方法。基于状态空间模型提出直角坐标空间下的六面心、八边心和八顶点搜索算法,避免了C空间内复杂度呈几何级数增长的问题,实现了末端无碰撞路径搜索。建立双臂手移动机器人三节臂的平面内避障准则,解决了机器人在桁架内运动时机器人臂与桁架杆的碰撞问题。根据平面内避障准则和臂形标志,求得了各个关节角的解析解,解决了数值解的不封闭问题。每个时刻末端姿态由通用旋转变换公式线性插值得到,在Matlab中仿真双臂手移动机器人桁架内的运动,验证了双臂手移动机器人在桁架内运动时避障方法的可行性。     

室内自主移动机器人系统设计

提出了一种室内自主移动机器人系统设计方案,以代替人完成家务劳动、物品搬运及资料传递等任务。该系统以先验地图信息为基础,结合传感器所采集的信息建立相应的环境模型,使机器人能够自主完成最短路径规划、障碍检测和运动控制等功能。机器人的行进速度和角度数据通过无线芯片nRF24L01实时传送给上位机进行分析处理,分析后再将控制指令反馈给机器人执行,以调整机器人的运动姿态。仿真测试表明:所设计的系统稳定可靠、实现了预期的设计目标。     

移动机器人路径规划技术的研究现状与发展趋势

路径规划技术是移动机器人技术研究中的一个重要领域。介绍了移动机器人路径规划技术的分类,综述了基于模型的环境已知的全局路径规划和基于传感器的环境未知的局部路径规划的发展现状,指出了各种方法的优点与不足;同时分别探讨了反应式规划和慎思规划、全局规划和局部规划、传统方法和新的智能方法之间的结合状况,总结了有关路径规划技术的一些新的发展趋势。     

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。     

动态环境下移动机器人路径规划的改进蚁群算法

研究动态环境下移动机器人路径规划问题,采用栅格法对机器人工作空间进行建模,在使用蚁群算法进行全局路径搜索过程中引入人工势场的概念,使蚂蚁对最优路径更加敏感;机器人针对动态环境中可能出现的不同类型障碍物分别执行不同的避障策略;同时提出一种最优路径预测模型用于预测在避障过程中是否出现新的最优路径。算法结合人工势场法和蚁群算法的特点,将全局路径规划与局部路径规划相融合以提高路径搜索的效率。仿真结果验证了该算法的有效性。