一种混合驱动柔索并联仿生眼的轨迹规划

在与眼球运动相关的解剖学和运动学的基础上,设计了一种符合Listing定理的基于混合驱动柔索并联机构的3自由度机器人仿生眼.通过矢量封闭方法建立了逆运动学模型,求解出柔索并联机器人的雅可比矩阵和结构矩阵.利用达朗贝尔定理建立柔索并联机器人的力矩平衡方程组,采用广义逆矩阵的相关理论,以柔索张力矢量的2范数最小为目标进行张力优化.用蒙特卡洛方法计算出仿生眼球可达工作空间.最后,在Simulink环境下进行仿真,规划运动轨迹并得到柔索并联机器人运动特性的仿真结果,证明了本文设计的机构符合Listing定理.结果表明:基于混合驱动柔索并联机构的机器人仿生眼结构合理,数学模型正确.     

双球面投影几何可量测全景模型的构建

针对全景影像难以提供空间度量的问题,提出一种基于双球面投影几何的可量测立体全景模型构建方法.该方法依据球面全景投影关系与多视几何原理,采用对应变换与本质变换求取旋转及平移参数,并推导出双球面核线约束;在此基础上,建立起双球面投影几何的立体全景模型,解决了球面全景的量测问题.实验结果表明,文中方法可使全景影像在真实呈现户外场景的同时,提供满足一定应用需求的量测分析功能.     

改进生成树算法的多机器人在线地图覆盖

研究在线多机器人地图覆盖。在单机器人生成树STC算法基础上做出改进,融入了市场拍卖算法,使机器人团体扩散地生成树,并沿各自生成树完成地图覆盖。通过两种不同环境地图覆盖仿真,结果验证改进后的IMPSTC算法,能够使机器人团队在更少的时间和重复覆盖区域情况下完成在线覆盖地图任务。     

基于Kinect的机器人辅助超声扫描系统研究

提出一种采用Kinect传感器作为视觉伺服的机器人辅助超声扫描系统,来规划引导机器人的扫描路线,以实现机器人辅助的超声扫描操作。系统由Kinect传感器、机器人和超声探头组成。采用Kinect实时获取超声探头的RGB图像和深度图像,并计算探头当前位姿,结合坐标系配准结果,得到机器人的位姿信息,再根据术前的机器人轨迹规划,引导机器人的超声扫描路径。开展腿部模型实验验证本系统的可行性,通过对Kinect传感器的相机标定实验,计算得到了RGB相机和深度相机的内外参数,通过对探头上标识物的定位,进而计算出探头当前位姿,结合Kinect与机器人坐标系的配准结果,得到了两者的转换矩阵,并对机器人的位置给出指令,引导机械臂夹持探头到达指定扫描位置。在机器人夹持超声探头扫描过程中,实时计算探头与腿部之间的距离,以保证所采集超声图像的质量及扫描操作的安全性。实验结果表明,在Kinect视觉系统的导航引导下,机器人可以夹持超声探头实现自主超声扫描,以减少超声医师的扫描时间,降低医师的劳动强度。     

基于时间条件算法的灭火机器人设计

详细介绍了灭火机器人的组装,在组装机器人的基础上,概括性的介绍了灭火机器人的各种算法及无火不进房算法中的时间算法和条件算法。为了让灭火机器人更加稳定的退出每个房间,结合时间算法和条件算法的优点,提出了时间条件算法,从而让机器人采用时间条件算法在迷宫中行走,并完成灭火任务。实验表明,此算法的应用使机器人在灭火过程中稳定性很高,并能及时避开迷宫墙壁;不但效果好,而且在很大程度上缩短了时间。     

概率模型检测技术在机器人路径规划中的应用

在机器人路径规划的实际应用中,针对机器人移动行为可能会受到外界环境影响的难题,提出了一种采用概率模型检测技术进行路径规划的新方法。首先,分析环境中的主要影响因素,将机器人的移动行为看作一个不确定事件,构建马尔可夫决策过程(MDP)模型。然后,采用概率计算树逻辑(PCTL)公式描述模型属性,表达机器人复杂多样的目标任务。最后,运用PRISM平台对模型进行分析和验证,得到满足属性的全局优化路径和定量数据。仿真结果表明,上述方法不仅能够保障机器人在障碍物环境中无碰撞移动,而且可以避开环境相对复杂的区域,保证机器人以最大概率完成任务。对比试验证明上述方法的正确性和有效性。     

基于能耗优化的六足机器人摆动腿轨迹规划

以六足机器人单腿为研究对象,研究机器人摆动腿轨迹规划问题.由于摆动要消耗能量,所以提出了一种基于能耗优化的轨迹规划方案.结合以D-H法建立的机器人单腿运动学模型和腿部位置、速度、加速度等约束,采用多项式插值法在关节空间对机器人摆动腿进行轨迹规划.在考虑直流电机有效功率和热损耗的基础上,通过遗传算法对非线性等式和不等式约束下的非线性规划问题进行求解.仿真结果表明,所设计的方案能有效降低摆动腿能量消耗并保证轨迹连续平滑.     

一种新型煤矿救援机器人履带行走机构设计

从履带机构的结构复杂度、越障性能、可操作性以及履带的接地比压4个方面分析了现有煤矿救援机器人履带行走机构的优缺点,针对现有履带结构的优缺点设计了一种新型履带行走机构的结构;结合煤矿救援机器人的相关要求,给出了该新型结构主要尺寸的优化计算公式;根据所提出的计算公式,设计了CUMT-5型煤矿救援机器人。CUMT-5机器人的实际运行结果表明,该新型履带行走机构结构简单,越障性能好,具有良好的可操作性。     

Switched visual servo control of nonholonomic mobile robots with field-of-view constraints based on homography

This paper presents a novel scheme for visual servoing of a nonholonomic mobile robot equipped with a monocular camera in consideration of field-of-view (FOV) constraints. In order to loosen the FOV constraints, the system states are expressed by the homography between the current frame and the key frame so that the target is not necessarily to be always visible in the control process. A switched visual controller is designed to deal with the nonholonomic constraints. Moreover, an iteration strategy is used to eliminate errors caused by the parameter uncertainty. The stablity and robustness of the proposed scheme are guaranteed by theoretical analysis. Compared to conventional schemes, the proposed approach has the following advantages: 1) a better path in Cartesian space can be achieved owing to the loosening of FOV constraints; 2) the iteration strategy ensures the robustness to parameter uncertainty; 3) when used in landmark-based navigation, it needs much sparser and simpler landmarks than those localization-based approaches need. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

Modeling and robust discrete LQ repetitive control of electrically driven robots

Discrete linear quadratic control has been efciently applied to linear systems as an optimal control.However,a robotic system is highly nonlinear,heavily coupled and uncertain.To overcome the problem,the robotic system can be modeled as a linear discrete-time time-varying system in performing repetitive tasks.This modeling motivates us to develop an optimal repetitive control.The contribution of this paper is twofold.For the frst time,it presents discrete linear quadratic repetitive control for electrically driven robots using the mentioned model.The proposed control approach is based on the voltage control strategy.Second,uncertainty is efectively compensated by employing a robust time-delay controller.The uncertainty can include parametric uncertainty,unmodeled dynamics and external disturbances.To highlight its ability in overcoming the uncertainty,the dynamic equation of an articulated robot is introduced and used for the simulation,modeling and control purposes.Stability analysis verifes the proposed control approach and simulation results show its efectiveness.