移动机器人小车系统的设计与研究

基于当前科学技术水平和人工智能的应用，移动式机器人很难在更为复杂的环境中自主地进行工作。因此，研究具有能够自主运动的机器人小车是一个现实的选择。而机器人小车设计和研究的主要部分是避障、循迹，它也是核心技术之一。自动避障功能不仅对智能车的安全驾驶起着重要作用，而且可以提高智能车的工作效率。本文基于Arduino嵌入式系统技术，设计了一种具有自主避障功能，同时能够进行循迹控制的移动机器人小车，实现并改进了传统的避障方法。     

“蓝天洁士”幕墙清洗机器人系统简介

“蓝天洁士”玻璃幕墙清洗机器人系统是为上海科技馆生产的最新一代产品。该系统由三部分构成 :１、壁面自主爬行式玻璃幕墙清洗机器人———“蓝天洁士” ;２、幕墙楼顶随动安全小车 (该部分由清华紫光土木实业公司研制 ) ;３、地面支援控制小车。楼顶随动安全小车位于幕墙顶部 ,通过钢丝绳与机器人仪表板及管缆连接 ,对机器人起安全保护和减轻负载的作用。地面支援控制小车与机器人通过管缆连接 ,为机器人提供电、气、水 ,并完成污水回收和循环净化 ;地面小车还为操作人员提供监控机器人的操作台。“蓝天洁士”是全气动真空吸盘爬行式壁面…     

基于STM32的智能车配送系统设计

随着电商的蓬勃发展与消费升级，年轻人逐渐成为新型消费主力，尤其当下在校大学生消费习惯也发生了巨大的改变。先进规范的智能车配送系统，可以在校园内打造安全、有序、便捷的智慧校园。本文研究了基于STM32的智能车配送系统的硬件终端设计和远程端微信小程序设计。该系统硬件设计结合单片机控制技术、卫星定位技术、移动通信技术、OpenMV摄像头技术、传感器检测技术，设计一套将小车定位信息、授时服务、配送物品信息、数据上云集于一体的智能车配送系统。微信小程序设计包括学生用户和管理员用户，学生用户可以实现对商品的选购、包裹的代取、配送时间的选择以及配送状态的查看等功能，管理员用户可以实现对商品的管理以及订单的查询等功能。经过调试，系统能正常稳定的工作，性能良好。     

微型机器人的设计与开发讲座之六 机器人总控系统与实施

如果说小车子系统是机器人的腿脚、通信子系统是机器人的神经、视觉子系统是机器人的眼睛、决策子系统是机器人的大脑,那么总控系统则是机器人的神经中枢,负责协调管理机器人的各个“器官”,使它们成为一个统一的整体,以实现足球机器人系统的各种功能．另外,总控系统还是机器人与人交互的通道和接口。 足球机器人的人机界面 图１给出的是东北大学开发的足球机器人人机界面主菜单窗口,操作者通过它来设定机器人的状态与功能,并控制整个系统的启动与停止。 １．基本赛别的选择 为让一套机器人系统可以适应多种比赛场合,总控系统中安排…     

基于C8051单片机的足球机器人小车系统设计

以微型足球机器人小车子系统为研究对象，通过分析当前各支足球机器人队伍的小车系统控制器使用的CPU的利弊，提出一种新的CPU解决方案。基于Cygnal C8051高速单片机依次给出小车子系统的硬件设计、软件设计，并对控制算法进行了研究，实验结果通过阶跃响应曲线证实了这种设计方案的有效性。     

基于开源操作系统ROS的机器人软件开发

ROS(机器人操作系统)是一套机器人软件框架,基于这一框架,人们可以快速开发出控制机器人的一系列应用,是目前大多数机器人系统的首选软件平台.扫地机器人、四轴飞行器、机器小车等,虽然各自的配件、外形或功能等各不相同,但是它们有一个共同点就是均运行在ROS系统框架之上.ROS本身的优良设计使其兼具了精简与集成、多语言多平台支持、点对点设计以及开源免费等特点.目前,越来越多的机器人厂商将基于ROS平台进行软件设计研发,而更多厂商的使用反过来又成为ROS的进一步完善与普及的巨大推动力.     

一种新的双足机器人模型设计与相关研究

针对双足机器人最简模型在行走过程中出现摆动腿足部擦地的问题,提出了一种通过摆动腿膝关节弯曲达到摆动腿缩短的新模型。当摆动腿开始摆动时,摆动腿膝关节弯曲锁定,摆动腿缩短;当摆动腿摆动到最大位置时,膝关节解锁,摆动腿伸直再锁定,此后摆动腿回摆,系统变为直腿模型。采用脚后跟冲击控制,在摆动腿落地前,拖后的支撑腿与地面接触处施加一指向髋关节的瞬时冲击力,冲击力可以减小摆动腿着地时能量的损耗,同时驱动被动机器人向前行走。设计了迭代学习控制算法,找到极限环与不动点,实现不同给定期望步长跟踪的冲击力的计算。仿真结果表明,迭代学习控制可以有效的实现不同期望步长的跟踪,可以很快的找到机器人系统的不动点,通过收敛的相平面,得到稳定的极限环,保证了机器人行走过程稳定。     

之六机器人总控系统与实施

如果说小车子系统是机器人的腿脚、通信子系统是机器人的神经、视觉子系统是机器人的眼睛、决策子系统是机器人的大脑,那么总控系统则是机器人的神经中枢,负责协调管理机器人的各个撈鞴贁,使它们成为一个统一的整体,以实现足球机器人系统的各种功能。另外,总控系统还是机器人与人交互的通道和接口。 足球机器人的人机界面 图1给出的是东北大学开发的足球机器人人机界面主菜单窗口,操作者通过它来设定机器人的状态与功能,并控制整个系统的启动与停止。 1.基本赛别的选择 为让一套机器人系统可以适应多种比赛场合,总控系统中安排了三个基本选项： 1)Benchmark(标准动作测试) 根据国际机足联的测试规定,系统配置Position2Kick(到定点踢球),Position2Shoot(到定点射门)和Passing2Shoot(一传一射),供测试时选择。     

机器人触须传感器动态工作机理的研究

提出一种测量机器人触须与被测物体接触位置的新方法。在弹性触须的顶端加上适当的重物,增加触须的摆动惯性。当触须与物体发生接触后,触须停止摆动,触须的运动状态在与物体接触、非接触状态之间返复变化。信号采集系统以图形方式实时输出触须的振动波形,通过测量触须的振动频率,即可得出触须与物体的接触位置。     

伴舞机器人（下）

在这一年中，我们将通过完成彩星工艺盒、循迹小车、跳舞小车、变速小车、搬运机器人、掌上FLASH等8个制作，来学习单片机系统的设计与制作。读者跟着学习完成这8个项目的制作，就基本掌握了单片机的软硬件设计思想和方法，学会单片机的汇编语言和C语言编程。读者掌握了这些知识和技能，就可以胜任单片机系统开发、小型自动化产品开发和智能产品开发等岗位的基本要求，还可以从事自动化设备的维修工作。     

采摘机械臂自适应输入整形控制研究

采摘机械臂在夹住柔性果茎后运输果实时,执行器末端的加减速运动使得果实在移动过程中产生摆动,易引发掉落,进而导致采摘失败.本文以单个西红柿作为负载,将果茎近似为柔性连杆.由于每一个果实的质量是不同的,因此,针对机械臂抓取可变柔性负载移动过程中的振动抑制问题,提出了自适应输入整形控制方法.当系统模型由于负载的不确定性发生变化后,传统的输入整形算法无法抑制柔性连杆移动过程中产生的振动.因此采用自适应输入整形算法,实时计算脉冲的幅值和时间.构造二次性能指标函数,通过对机械臂移动的加速度和负载的摆角实时数据进行迭代运算,达到零残余振动的目的.仿真实验结果表明,在变负载情况下,自适应输入整形算法有良好的末端振动抑制能力,获得满意的控制效果.     

履带车辆半主动悬挂多体及控制联合仿真研究

在履带车辆悬挂系统线性振动模型基础上,证明了悬挂最优阻尼比的存在,提出了统计意义上的最优阻尼控制策略,即为履带车辆悬挂半主动控制的理论基础。通过基于多体动力学理论的虚拟样机方法对某型履带车辆整车悬挂系统进行了仿真研究,结合“机械系统＋控制系统”联合仿真技术,对比了该车分别采用被动悬挂和半主动悬挂时的动力学特性,得出了该履带车辆采用半主动悬挂可显著降低车辆振动加速度,提高车辆乘坐舒适性的结论。从而验证了多体理论和联合仿真技术在履带车辆半主动悬挂技术的可行性。     

具有输入时滞的主动悬挂系统的减振控制

研宄具有输入时滞的汽车主动悬挂系统在路面扰动下的减振控制器设计问题.首先根据汽车悬挂系统的特点,从实用性的角度出发化简了悬挂系统的数学模型.然后提出一种变量代换方法,将具有输入时滞的主动悬挂系统转换为形式上不含时滞的系统.针对转换后的无时滞系统,设计出具有输入时滞的主动悬挂系统减振控制器:又从控制器的成本和易实现性出发添加了一个状态观测器.在这种系统结构下,设计出一种具有记忆和积分特性的主动悬挂系统减振控制策略.仿真结果验证了这种设计控制器的方法是有效的.     

时滞正反馈控制下汽车悬架系统的多目标优化

兼顾时滞正反馈控制下汽车悬架系统的隔振效果和控制力输入,提出设计变量的多目标优化策略。建立时滞正反馈控制下1/4汽车悬架系统的力学模型;分析系统的稳定性,得到反馈增益系数和时滞两参数平面上的稳定性分区图;以反馈增益系数和时滞为设计变量,将车身加速度与控制力幅值的线性加权组合为优化目标,通过粒子群优化算法得到设计变量的最优值。研究结果表明,与无时滞正反馈控制下汽车悬架系统相比,最优时滞正反馈控制下汽车悬架系统的隔振效果显著提升,控制力幅值大幅下降。     

高速列车转向架的主动稳定性研究

提出了基于构架横向振动的高速列车稳定性主动控制方法,讨论了采用惯性作动器控制构架横向振动,以及对动力转向架驱动系统采用主动弹性悬挂这两种实施方式.以车辆蛇行稳定性指标和控制力作为两个目标函数,利用遗传算法(NSGA-II)来优化控制参数和驱动系统悬挂参数.研究表明构架横向振动控制可以有效地提高转向架蛇行稳定性.同时发现当直接反馈构架状态实现构架振动控制时,控制系统时滞易导致系统失稳,因此提出一种通过反馈附加振子状态的方法来减小时滞的影响,合理的附加振子悬挂参数有利于提高车辆系统稳定性.较硬的附加振子可提高转向架控制系统的蛇行临界速度裕度,但会导致控制系统在一定的时滞内出现不稳定的现象.因此,在优化附加振子悬挂参数时,必须同时兼顾转向架蛇行稳定性和控制系统稳定性.本文对于涉及的350 km/h高速列车转向架,得出了附加振子的最佳固有频率和阻尼比.     

具有悬挂系统的轮腿式机器人设计与分析

设计了一种具有独立悬挂系统和足端缓冲机构的六足轮腿式机器人.该机器人结合了轮式机器人和腿式机器人的优点,同时将汽车的独立悬挂系统的设计思想应用在机器人上,降低了不平整地面对机器人的冲击,并减轻了由此引起的振动,保证了机器人在不同的复杂环境下机身内部环境的稳定.本文对该机器人的机构与结构进行阐述,建立了其运动学模型以及其悬挂系统机构和足端缓冲机构的单自由度振动模型,并对其缓冲机理进行分析对比.通过ADAMS仿真软件在不同地形环境下对其进行动力学仿真分析,验证了在机器人的运动过程中,与足端缓冲机构相比,悬挂系统的缓冲减震效果受地形影响较小,且悬挂系统和足端缓冲机构相结合会比单一缓冲机构具有更好的缓冲减震作用.     

Vibration control of vehicle active suspension system using a new robust neural network control system

The main problem of vehicle vibration comes from road roughness. For that reason, it is necessary to control vibration of vehicle’s suspension by using a robust artificial neural network control system scheme. Neural network based robust control system is designed to control vibration of vehicle’s suspensions for full suspension system. Moreover, the full vehicle system has seven degrees of freedom on the vertical direction of vehicle’s chassis, on the angular variation around X-axis and on the angular variation around Y-axis. The proposed control system is consisted of a robust controller, a neural controller, a model neural network of vehicle’s suspension system. On the other hand, standard PID controller is also used to control whole vehicle’s suspension system for comparison.Consequently, random road roughnesses are used as disturbance of control system. The simulation results are indicated that the proposed control system has superior performance at adapting random road disturbance for vehicle’s suspension.     

履带车辆半主动悬挂计算机仿真研究

基于可调式半主动悬挂系统,以保持车辆悬挂性能最优或次优,可改善车辆振动环境。用动力学分析软件RecurDyn和控制分析软件Matlab／Simulink联合仿真,通过实体建模方法对高速履带车辆整车进行了被动和半主动悬挂对比仿真分析,研究结果表明,半主动控制通过悬挂阻尼力的变化改善车体振动效果明显,在高速履带车辆上采用可调阻尼式的半主动悬挂控制是可行和有效的。     

考虑输入约束的半主动悬架非线性自适应控制

针对具有输入约束及参数不确定性问题的汽车半主动悬架系统,提出一种考虑输入饱和的非线性自适应Backstepping控制器.该方法引入一个辅助系统,通过设计新的误差变量,实现对控制饱和的补偿,解决控制输入的幅值约束问题.同时,考虑到悬架系统的参数不确定性问题,采用映射自适应算法设计自适应律,通过构造适当的Lyapunov函数,保证悬架系统的稳定性.仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的隔振性能,而且能够有效降低输入约束和不确定参数对系统性能的影响.     

Receding Horizon Control for Legged Robot–Slack Variable Method for Swing Leg

The slack variable method is introduced into receding horizon control with inequality constraint, and formulation about swing leg is described. Generally, the conditions that swing leg does not fall under the floor altitude can be described as inequality state variable constraint. It is difficult to treat this as a states variable constraint, because there is not control input variable explicitly. In this paper, it proposes dealing this with a problem using slack variable. This simple formulation can be applied to a varied legged robot with any number of legs. © 2004 Wiley Periodicals, Inc.