Systematic robustness analysis of least squares mobile robot velocity estimation using a regular polygonal optical mouse array

This paper presents the robust velocity estimation of an omnidirectional mobile robot using a regular polygonal array of optical mice that are installed at the bottom of a mobile robot. First, the velocity kinematics from a mobile robot to an array of optical mice is derived, from which the least squares estimation of the mobile robot velocity is obtained as the simple average of the optical mouse velocity readings. Second, it is shown that a redundant number of optical mice contributes to the robustness of the least squares mobile robot velocity estimation against both measurement noises and partial malfunction of optical mice. Third, the sensitivity analysis of the least squares mobile robot velocity estimation to imprecise installation of optical mice is made, from which a practical method of optical mouse position calibration is devised. Finally, some experimental results using commercial optical mice are given to demonstrate the validity and performance of the proposed mobile robot velocity estimation. Copyright © 2011 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society     

未知环境下机器人障碍物检测技术

未知环境下地面的不平坦性和机器人相对障碍物位姿的不确定性会造成障碍物特征提取困难,为了准确检测障碍物特征,采用3维相机获取机器人周围环境的灰度图像和距离信息。在此基础上,提出基于灰度信息和3维信息的"阈值法"进行障碍物区域的提取,并针对3维信息"阈值法"剔除的地面与障碍物过渡区域过多,以及机器人相对斜坡方位的不确定性引起的障碍物特征检测不准确,提出区域的恢复算法和表面法线坡度计算。实验结果表明,所提出的算法具有简单、有效、准确和鲁棒性强的优点。     

未知环境下基于约束点的移动机器人路径规划

针对未知环境中障碍物种类多样性和位置不确定性的特点,提出了基于约束点的路径规划方法。首先对机器人在未知环境中检测到的局部障碍物信息进行分类和几何特征属性描述,得其约束点信息,然后引入改进后的A*算法,将其搜索范围局限于约束点上,计算约束点的评价函数值后得到子目标点,机器人到达子目标点后,若陷入死区,则采取回溯路径策略,重新选择子目标点,否则根据该点所属的障碍物种类采取跨越或绕行避障策略,最后移动机器人在未知环境中顺利到达目标点。仿真研究说明本文提出的路径规划方法具有可行性和有效性。     

触觉式机器人焊缝跟踪方法

对机器人在焊缝自动跟踪方面进行了研究，介绍了机器人触觉的力传感器结构和使用方法。对力信号进行解耦及信号解算，有效地消除了机器人在工作过程中振动，抖动对力信号的污染，使机器人有能力自动识别，跟踪焊缝及焊枪位置修正，从而保证焊接质量。     

欠驱动异构式下肢康复机器人动力学分析及参数优化

针对现有外骨骼机器人人机自由度不匹配和关节对中性差的问题,提出欠驱动下肢康复机器人. 欠驱动机器人只有4个直线驱动,驱动的直线运动通过推杆和人机连接机构转化为人下肢在矢状面内的屈伸运动,带动人体进行步态康复训练. 建立机器人系统的人机耦合模型,进行模型的动力学分析,对人机耦合模型中影响动力学结果的参数进行分析,建立驱动力与肢体推动力之间的关系模型,并以推力系数最大为目标进行参数分析与优化,得到最佳的结构参数. 根据优化后的结构参数搭建康复机器人实验系统,对髋、膝关节驱动力与角度进行对比. 实验结果表明最大髋关节角度误差为2.9°,最大膝关节角度误差为6.4°,最大误差均约为9%,验证了动力学模型和参数优化结果的正确性.     

一种基于VINS/FINS组合导航方法

针对视觉惯性组合导航系统中微惯性器件精度偏低,以及足部惯性导航系统航向角误差可观测性差的问题,研究了一种基于上述两种系统的信息双向融合的导航定位方案. 该方法的系统结构由安装于双足步行机器人躯干部分的惯性导航系统和安装于其足部惯性导航系统两部分组成. 惯性导航系统通过视觉同时定位与地图构建数据融合方法可以获得相对准确的航向角,足部惯性导航系统利用零速修正后的位置信息实时修正惯性导航系统中的低精度惯性器件误差,从而构建视觉与惯性信息双向融合的组合导航系统结构. 实验结果表明,该组合导航方案可以有效提高双足步行机器人的航向精度和定位精度.     

油-气管道检测机器人技术现状及展望

为提高油-气管道检测的效果,结合国内外典型管道机器人的特点,综合分析了管道机器人运动控制技术、定位技术和实时检测技术3个方面的现状,并指出了核心技术的不足;针对石油化工行业高温带压管道环境,提出管道检测机器人的研究重点为分层模糊神经网络运动控制技术、CCD视觉定位技术、低频电磁定位技术和分层图像分割的优化方法等。为进一步提高化工油-气管道内检测机器人的检测效果提供了理论依据。     

基于神经网络的助力搬运装置自适应控制方法研究

为提高助力搬运装置在建筑工地等复杂路况下的适用性,通过对国内外助力系统及其控制方法发展现状的调查和分析,提出一种智能助力控制系统。首先建立控制模型,在智能控制的研究中发现BP神经网络能够对输入信息进行识别并分类处理,且计算较简单,容易实现,但BP神经网络隐含层节点数难以确定、易陷入局部最小值,因此,采用遗传算法对BP神经网络进行优化(GA-BP),并设计具体实现方法。采集平坦、斜坡两种路况的数据,通过人工赋予理想输出数据,将其一部分作为训练数据,对GA-BP神经网络及BP神经网络进行对比训练,另一部分作为验证数据,检验两种网络的训练结果。使用MATLAB进行数据仿真分析,验证GA-BP神经网络控制方法的可行性。试验结果表明:这种控制方法能够有效地解决助力搬运装置在复杂路况下的自适应控制问题。     

PLC在六关节工业机器人控制中的设计应用

本文介绍了应用可编程控制器PLC对六关节工业机器人进行位置控制的方法及其软件硬件系统的设计与实现。     

An experimental investigation into soft-pad grinding of wire-sawn silicon wafers

Silicon is the primary semiconductor material used to fabricate microchips. A series of processes are required to manufacture high-quality silicon wafers. Surface grinding is one of the processes used to flatten wire-sawn wafers. A major issue in grinding of wire-sawn wafers is reduction and elimination of wire-sawing induced waviness. Results of finite element analysis have shown that soft-pad grinding is very effective in reducing the waviness. This paper presents an experimental investigation into soft-pad grinding of wire-sawn silicon wafers. Wire-sawn wafers from a same silicon ingot were used for the study to ensure that these wafers have similar waviness. These wafers were ground using two different soft pads. As a comparison, some wafers were also ground on a rigid chuck. Effectiveness of soft-pad grinding in removing waviness has been clearly demonstrated.