基于视觉图像的全向移动机器人轨迹跟踪控制研究

机器人轨迹节点跟踪比较难,导致机器人实际轨迹偏离期望轨迹,所以设计基于视觉图像的全向移动机器人轨迹跟踪控制方法;构建全向移动机器人的运动学数学模型,以此确定机器人移动轨迹数学模型;以移动轨迹数学模型为基础,按照视觉图像划分标准对全向移动机器人运动图像的分割,通过分离目标节点的方式提取运动学特征参量,完成机器人轨迹节点跟踪处理;结合节点跟踪处理结果,将运动学不等式与误差向量作为机器人轨迹跟踪控制的约束条件,利用滑模变结构搭建轨迹跟踪控制模型,实现全向移动机器人轨迹跟踪控制;对比实验结果表明,所设计的方法应用后,全向移动机器人角速度曲线、线速度曲线与期望运动轨迹曲线之间的贴合程度均超过90%,满足全向移动机器人轨迹跟踪控制要求。     

具有未知视觉参数的非完整移动机器人的自适应动态反馈跟踪控制

基于视觉反馈和标准链式形式,研究了一类不确定非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题.首先,利用针孔摄像机模型,提出了一种新的基于视觉伺服的移动机器人运动学跟踪误差模型.基于这个模型,在具有不确定视觉参数的情形下,利用back-stepping技术,设计出了一种新的自适应动态反馈跟踪控制器,实现了全局渐近的轨迹跟踪,并通过李亚普诺夫方法严格证明了闭环系统的稳定性和估计参数的有界性.仿真结果证明了所提出的控制器的有效性.     

基于眼到手视觉伺服的移动机器人模型预测控制

针对具有速度约束的移动机器人视觉轨迹跟踪问题,提出了一种基于LOQO内点法的模型预测控制方法;在眼到手框架下,首先建立了移动机器人误差模型,并对该误差模型进行离散化,给出了移动机器人视觉伺服跟踪的代价函数;同时考虑到实际中移动机器人存在速度约束问题,将代价函数的最小化问题转换为带输入约束的模型预测控制问题;然后采用障碍函数法将移动机器人的速度约束转化为等式约束并采用拉格朗日乘子法引入到代价函数中;进而,利用LOQO内点法求解具有速度约束的最小化问题,得到基于视觉的轨迹跟踪控制器;最后,通过仿真验证了所提算法的有效性和优越性.     

神经网络PID 控制的机器人视觉反馈跟踪

探讨针对视觉空间的非完整移动机器人的跟踪控制问题。在不校准摄像机视觉参数的情况下,利用视觉反馈得到的信息,设计出非完整移动机器人轨迹跟踪的神经网络控制器。将BP网络与PID控制相结合,避免复杂的公式推导,解决参数不校准下的控制问题,并很好的实现跟踪。仿真结果证明了文中方法的有效性。     

基于深度相机的移动机器人视觉跟踪控制研究

基于视觉利用移动机器人进行运动目标跟踪,该文提出一种基于二自由度云台和RGB-D相机的运动目标视觉跟踪及移动机器人路径实时规划、跟踪方法。该方法利用核相关滤波算法在图像中实时追踪目标,控制二自由度云台使深度相机实时对准目标,并根据深度相机得到目标的深度信息,利用坐标转换得到目标相对于机器人的位置信息;其后移动机器人根据目标的位置信息,基于五次多项式进行路径规划;最后采用李雅普诺夫控制律对移动机器人进行轨迹跟踪控制,使得机器人能够平稳地跟踪目标运动。该算法在阿克曼移动机器人上进行了实验,实验结果验证了算法的有效性和实时性。     

基于CPLD的彩色视觉移动机器人路径跟踪系统

路径跟踪是机器人视觉导航控制基本技术之一,为使机器人沿地面彩色引导线自主运动,并能在适时离线执行任务后自动返航,提出了一种用可编程逻辑器件(CPLD)实现的视觉伺服PID控制方法.该方法利用图像特征反馈对其所跟踪的路经进行实时识别跟踪.仿真结果表明,该方法改善了控制算法的实时性,提高了移动机器人的路径跟踪精度与速度.     

基于模糊控制的移动机器人视觉反馈跟踪

探讨视觉空间下非完整移动机器人的跟踪问题。在不校准摄像机视觉参数的前提下,提出一种利用视觉反馈信息设计非完整移动机器人轨迹跟踪的模糊控制方法。其模糊控制使用Mamdani推理机,包含if-then规则和重心法,对线速度和角速度进行控制。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于主动视觉和超声的机器人目标跟踪系统

运动目标跟踪技术是未知环境下移动机器人研究领域的一个重要研究方向。该文提出了一种基于主动视觉和超声信息的移动机器人运动目标跟踪设计方法,利用一台SONY EV-D31彩色摄像机、自主研制的摄像机控制模块、图像采集与处理单元等构建了主动视觉系统。移动机器人采用了基于行为的分布式控制体系结构,利用主动视觉锁定运动目标,通过超声系统感知外部环境信息,能在未知的、动态的、非结构化复杂环境中可靠地跟踪运动目标。实验表明机器人具有较高的鲁棒性,运动目标跟踪系统运行可靠。     

具有未校准视觉参数的移动机器人的跟踪控制

基于未校准视觉反馈的非完整运动学系统具有参数不确定性,较一般的运动学系统更加复杂.根据视觉反馈和非完整移动机器人的链式标准形式,研究了具有未标定摄像机视觉参数的移动机器人的轨迹跟踪控制问题.利用固定在天花板上的摄像机系统提出运动学跟踪误差模型,并对该误差系统模型提出了一种动态反馈跟踪控制器;对具有不确定机械参数的动力学模型,提出一种自适应力矩控制器,该控制器保证了实际机器人状态渐近跟踪给定的参考轨迹,并通过Lyapunov方法严格证明了整个闭环系统的稳定性.仿真结果证实了所提出的控制器的有效性.     

具有未知参数的机器人-摄像机系统的自适应动态反馈跟踪控制

研究了不确定非完整移动机器人系统的跟踪问题.首先,基于视觉反馈和状态输入变换,展示了一种非完整移动机器人运动学系统的不确定链式模型.基于反步法思想和跟踪误差系统结构,给出了两个重要的新变换.然后运用李雅普诺夫直接方法和扩展巴巴拉引理设计了自适应控制律和动态反馈鲁棒控制器,以实现理想轨迹的跟踪控制.严格证明了闭环误差系统的渐近收敛性.最后,仿真结果证实了提出的控制策略有效.     

Hybrid trigonometric compound function neural networks for tracking control of a nonholonomic mobile robot

The purpose of this paper is to propose a hybrid trigonometric compound function neural network (NN) to improve the NN-based tracking control performance of a nonholonomic mobile robot with nonlinear disturbances. In the mobile robot control system, two NN controllers embedded in the closed-loop control system have the simple continuous learning and rapid convergence capability without the dynamics information of the mobile robot to realize the tracking control of the mobile robot. The neuron functions of the hidden layer in the three-layer feedforward network structure consist of the compound cosine function and the compound sine function combining a cosine or a sine function with a unipolar sigmoid function. The main advantages of this NN-based mobile robot control system are better real-time control capability and control accuracy by use of the proposed NN controllers for a nonholonomic mobile robot with nonlinear disturbances. Through simulation experiments applied to the nonholonomic mobile robot with the nonlinear disturbances of dynamics uncertainty and external disturbances, the simulation results show that the proposed NN control system of a nonholonomic mobile robot has better real-time control capability and control accuracy than the compound cosine function NN control system of a nonholonomic mobile robot and then verify the effectiveness of the proposed hybrid trigonometric compound function NN controller for improving the tracking control performance of a nonholonomic mobile robot with nonlinear disturbances.     

轮式足球机器人平滑运动轨迹控制算法的研究--Robocup系列研究之四

介绍一种轮式足球机器人的平滑运动轨迹控制算法。为了更简洁有效地驱动足球机器人平滑快速地跟踪目标位置与姿态，在控制其移动的过程中应平滑连续地改变其速度和方向。提供了一种基于双积分系统时间最优Bang-Bang控制的轨迹生成及控制算法，在模拟引导轨迹的引导下进行连续的速度控制引导机器人平滑高速跟踪运动轨迹并按要求调整其末端姿态。通过一系列的仿真结果来体现该控制算法的高效性和准确性。     

移动机器人向目标点运动的变增益控制方法

针对控制量受限的移动机器人，研究其向目标点运动的控制问题，提出了移动机器人有效控制的概念，并采用交增益控制方法，使系统的状态单调收敛，最终到达目标点．该方法可有效避免系统收敛于极限环上的情况，仿真结果验证了交增益控制器的有效性。     

轮式机器人滑模轨迹跟踪控制器设计

轮式机器人是一个典型的非完整性系统。由于非线性和非完整特性,很难为移动机器人系统的轨迹跟踪建立一个合适的模型。介绍了一种轮式机器人滑模轨迹跟踪控制方法。滑模控制是一个鲁棒的控制方法,能渐近的按一条所期望的轨迹稳定移动机器人。以之为基础,描述了轮式机器人的动力学模型并在二维坐标下建立了运动学方程,根据运动学方程设计滑模控制器,该控制器使得机器人的位置误差收敛到零。     

基于树莓派的无线遥控移动机器人设计及运动控制

本文设计并开发了一种基于树莓派的无线遥控移动机器人,机器人使用手机作为控制端,控制系统以树莓派作为核心控制器,采用Python语言进行程序开发,机器人拥有小车底盘、电机驱动、机械臂、舵机驱动和超声波测距等多个功能模块。系统通过Wi-Fi实现了机器人与手机之间的信息交互,操作者可以无线远程遥控来实现机器人的移动、避障和物体抓取。     

Motion planning for mobile robots using a laser range finder

We have designed a mobile robot with a distribution structure for intelligent life space. The mobile robot was constructed using an aluminum frame. The mobile robot has the shape of a cylinder, and its diameter, height, and weight are 40 cm, 80 cm, and 40 kg, respectively. There are six systems in the mobile robot, including structure, an obstacle avoidance and driving system, a software development system, a detection module system, a remote supervision system, and others. In the obstacle avoidance and driving system, we use an NI motion control card to drive two DC servomotors in the mobile robot, and detect obstacles using a laser range finder and a laser positioning system. Finally, we control the mobile robot using an NI motion control card and a MAXON driver according to the programmed trajectory. The mobile robot can avoid obstacles using the laser range finder, and follow the programmed trajectory. We developed the user interface with four functions for the mobile robot. In the security system, we designed module-based security devices to detect dangerous events and transmit the detection results to the mobile robot using a wireless RF interface. The mobile robot can move to the event position using the laser positioning system.     

多移动机器人组成任意队形的控制研究

本文将多移动机器人组成队形的整体行为分解为机器人个体分别向对应目标点运动的子行为加以研究．提出了基于两层监控模式的分布式控制框架，监控模块作为统一的指挥协调中枢，确定各机器人合理的对应目标点，避免机器人在目标区域内绕路，使得多移动机器人能够快速流畅地组成任意队形．实验证明了控制方法的有效性．     

移动机器人寻迹算法研究

传统的寻迹算法控制下的移动机器人通过复杂路径时常产生路径识别错误。针对这种情况,首先将移动机器人的寻迹过程抽象成运动学模型,然后将模糊PID算法应用于机器人控制,并针对交叉路径的识别问题提出了改进的寻迹算法。实验证明：采用所述算法后,机器人能正确地识别交叉道,实现了对复杂路径的准确、快速跟踪。     

基于无线局域网的移动机器人远程控制系统

针对Pioneer3-AT移动机器人的特点,基于无线局域网设计并实现了一种移动机器人远程控制系统。简要介绍了系统的工作原理及移动机器人的体系结构,给出系统服务器和客户端程序的实现流程,最后,通过实际客户端操作实现了移动机器人的远程运动控制、轨迹跟踪以及现场图像信息实时传输显示。