双足机器人RCG姿态控制算法的研究

稳定步行是仿人双足机器人开展实际作业的基础,也是研究的难点和热点.为了提高对仿人机器人步行失稳的响应速率和控制准确性,克服利用陀螺仪进行姿态测量及控制无法完整表述机器人运动状态,从而造成控制滞后的缺点.本文提出了RCG姿态控制算法,在以角速度和角度作为控制参量的模型基础上,引入机器人运动过程中的加速度作为姿态判断和调整的影响因子,实现对机器人行走过程的反馈控制,提高了双足机器人对失稳状态的响应速率和响应的准确性.通过对自主搭建的机器人样机进行测试,结果表明：当双足机器人步行失稳时,RCG姿态控制算法比以角速度和角度作为参量的控制算法能够更快速、准确的修正姿态偏差,保持姿态稳定.     

神奇的壁面清洗爬壁机器人

壁面清洗爬壁机器人是一种高效简便的自动化清洗工具 ,使用安全 ,效率高 ,降低了工人的劳动强度。由哈尔滨工业大学机器人研究所开发研制的壁面清洗爬壁机器人是一种新型移动式服务机器人 ,它由爬壁机器人主体、清洗机构、控制器、遥控系统、安全装置和供气、送水装备等组成。在技术上 ,它是集机械、电子、控制、通讯、计算机等多种学科于一体的技术密集型装置。该机器人有以下特点。(1)吸附可靠 :采用负压原理 ,能可靠地吸附在瓷砖壁面与玻璃幕墙上 ;(2 )移动灵活 :采用两套交流伺服系统驱动双轮 ,可在垂直墙面上自由移动 ,爬高能力达 80米…     

基于幕墙检测与清洗机器人的缺陷识别算法优化

针对玻璃幕墙出现缺陷难以发现并处理的问题,本文设计了集缺陷识别与清洗一体的机器人,通过图像识别获取缺陷种类并完成清洗.针对已有算法分类准确性不足的问题,引入L1-L2范数及判别准则用以提升算法的分类效果,并在所设计的机器人平台上完成实验,最终实验表明优化后的算法在识别划痕方面平均提升为2％,总体识别准确率提升1％.优化后机器人能完成幕墙的日常维护及危险报警工作.     

水下清洗机器人控制系统软件设计

该文基于模块化设计理念,对一款水下清洗机器人控制系统软件进行了设计。分析了软件系统结构,并在PyQt5界面开发框架下对上位机软件中的系统通信、运动控制、界面视频显示、位姿展示等关键功能的实现方式进行了详细阐述。针对清洗机器人水下控制系统存在的可能离线“失控”、模拟量信号干扰和噪声、推进器正反转状态不能直接判断等问题分别给出了解决方案。水池软件测试结果表明,所设计的水下清洗机器人控制系统软件具有人机交互性好、数据获取实时性高、控制稳定等特点。     

自攀爬幕墙清洗机器人控制系统设计

本文以国家大剧院椭球状幕墙的清洗作业为应用背景,设计了一台复杂曲面幕墙自攀爬机器人样机.简单介绍了机器人系统的机械本体结构;详细讨论基于CAN总线网络结构的控制系统和以P80C592单片机为核心构成的分布节点控制器;软件采用模块化设计以实现了机器人运动功能.实验表明样机控制系统合理可靠.     

大型曲面工件机器人激光随形清洗控制系统设计

针对工程应用中大型曲面工件的低成本、实时随形清洗的难题,以STM32为主控芯片设计了机器人激光清洗控制系统.机器人末端安装有二维扫描式激光清洗头用以实现激光扫描,STM32与机器人控制器通过以太网实现通信,并借助激光测距仪实现两者的协同工作,完成了曲面随形聚焦和分块扫描清洗的功能.将一大型曲面工件按S形进行分块扫描清洗...     

基于观测器的四旋翼飞行器自适应滑模姿态控制

针对存在建模不确定性和外部干扰时四旋翼飞行器的姿态控制问题,提出一种基于观测器的自适应滑模控制算法。在建立四旋翼飞行器姿态误差动力学模型的基础上,通过全局渐近收敛观测器获取系统的未知状态反馈量,利用自适应滑模控制抑制系统的不确定性和干扰,构建一种基于观测器的自适应滑模姿态控制器。基于Lyapunov的稳定性分析表明,该方法的跟踪误差是一致最终有界的。数值仿真实验结果表明,与现有滑模控制方法相比,所提方法具有更好的姿态跟踪性能和较高的抗干扰鲁棒性,能有效保证飞行器的姿态跟踪控制性能。     

卫星的姿态控制研究

卫星等刚体的姿态控制已在空间飞行器以及航天机器人等方面有着越来越广泛的应用。文章针对角速度不确定的卫星姿态跟踪问题,用非线性自适应方法进行控制规律设计。首先建立飞行器的运动学和动力学模型,分析其动力学特性及系统可控性,再基于李亚普诺夫稳定性理论,进行控制规律的设计,采用自适应方法对卫星实现姿态跟踪,仿真结果表明飞行器的姿态和角速度跟踪误差均满足渐进收敛,验证了策略的可行性。     

一种储油罐内壁清洁机器人的设计

在简单介绍储油罐内壁清洁机器人的国内外现状的基础上,完成了应用于储油罐内爬壁机器人系统的总体方案设计。系统由机器人单元、遥控器单元和上位机单元组成,各单元之间采用无线串口通讯。能够执行前进、后退、转弯等动作,并具有对储油罐壁的清洁和监测的功能。     

除尘竞赛机器人及其控制策略研究

采用嵌入式微处理器、传感器和直流电机控制技术．设计基于16位高性能微处理器MSP430的除尘竞赛机器人。MSP430F5418微处理器通过红外传感器和电子指南针分别获得障碍物和角度信息。进行处理后控制机器人的避障和转向,通过各模块的协同工作使机器人顺利完成除尘任务。在第四届江苏省大学生机器人大赛除尘比赛中．除尘面积覆盖率达到80％以上,并取得一等奖,表明该除尘竞赛机器人具有成本低、可靠性高的特点,达到了设计要求。     

四旋翼无人飞行器设计与姿态控制算法研究

为改变传统以单片机为处理器的四旋翼无人飞行器的控制方式,提出基于STM32飞行控制系统的四轴飞行器的设计。主要包括飞行器的硬件构成、软件设计、姿态控制算法等。并通过仿真比较实现姿态控制计算算法的最优化选取,保证了飞行器的高稳定性和高实时性,实现了飞行器飞行模态的控制要求。     

基于预测算法的遥控机器人控制系统

为了解决时滞环节给远程遥控系统带来的巨大影响,在非可视环境下提出了一种的新的遥控控制移动机器人的预测系统.采用移动机器人的动力学模型作为基础,利用史密斯预估器补偿控制器与移动机器人之间信号延迟,减少因为延时所引起的定位误差.利用灰色预测模型来预测移动机器人上传感器得到的数值,从而减少因为时间延迟给操纵者带来的遥控误操作...     

基于自抗扰控制的空间飞行器姿态控制研究

空间飞行器姿态控制的主流方法是基于经典控制理论的,但它要求建立对象精确的数学模型。当对象模型不精确或是具有非线性、时变特性时,经典控制方法将很难满足实际的设计要求。在分析了空间飞行器姿态运动特性的基础上,引入自抗扰技术,设计了两种姿态控制系统,并将两者的结果进行对比,验证了自抗扰控制方法的有效性,同时指出了在实际应用中需注意的问题。     

基于Bug算法的移动机器人路径规划研究

当移动机器人具有有限的计算能力时,Bug算法是最简单有效的路径规划算法,适用于环境地图未知或环境快速变化的情况,这些算法从机器人传感器,如激光雷达传感器来获得的本地信息和全局目标信息,以朝向目标的直线运动和沿着障碍的边界运动这两种简单的运动方式来到达目标点。文章对此展开了分析。     

基于UMBmark算法的移动机器人定位试验研究

测程法是使用最广泛的移动机器人自主定位方法,具有短时定位精度较高,成本低廉的特点,缺点是无界的误差累积。在光滑规则的地面上运动时,系统误差是测程法的主要来源。为了提高移动机器人自主定位的精度,国内外专家尝试了多种改进方法,其中,UMBmark校核算法是使用最广泛的方法之一。概述了UMBmark校核方法双向正方形路径试验及其简化模型,利用Pioneer3-AT差动轮式移动机器人完成了UMBmark校核试验。结果表明,UMBmark校核算法使得Pioneer3-AT机器人自主定位的精度和稳定性均有较大提高。     

专家PID控制算法在循迹机器人中的应用

智能机器人在循迹过程中一般采用常规PID控制算法,此控制算法虽然实时性很好,实现起来也比较容易,可以使机器人在轨迹中正常运行,但机器人在中高速运动情况下和转弯时,稳定性较差。本文提出了一种专家智能PID控制算法,通过实时跟踪偏差和偏差变化率来修正PID控制器的各个参数,对机器人进行变结构控制。通过对智能机器人进行仿真和调试运行,加入专家PID控制算法智能机器人具有动态性能良好,适应性强,可靠性高的特点,较好地实现了自动循迹功能。     

三轴光纤陀螺捷联姿态解算与漂移补偿研究

研究了三轴正交捷联光纤陀螺（FOG）在移动卫星通信天线稳定和精确指向中的应用。针对三轴FOG角增量输出,首先建立四元数微分方程并实时求解,实现了考虑地球自转补偿的捷联姿态解算方法。其次,将FOG输出漂移分为零偏、温度漂移和随机漂移分别进行补偿研究。基于预测控制DMC算法进行随机漂移的实时补偿;建立多项式模型并进行回归分析实现温度漂移的补偿。通过试验表明,捷联姿态解算方法正确。补偿后,FOG的输出漂移大大减小。     

水泥配料控制中控制算法的研究

配料是水泥生产过程的重要环节,在一些连续称量配料工艺过程中,以往大多通过控制每种物料的瞬时流量来满足工艺要求,但往往误差较大,给生产带来不良影响。为提高控制精度,提出了一种偏差加权累积量控制PID算法,并在水泥生料配料控制中进行了实施,实验结果表明该算法能有效地抑制和消除系统过量超调和不停振荡,且对于某些不要求每个瞬时值都控制给定值的量,该算法可以避免调节阀的频繁动作并大大提高调节品质。偏差加权累积的PID控制算法具有简单、方便、易于实现的特点,且在水泥生料配料控制中取得了理想的效果,有很好的推广前景。