深海履带机器车的实时导航和避障

针对深海底履带机器车的未知、复杂工作环境,提出一种履带机器车导航和避障算法。该算法先用声纳传感器实时检测障碍物的位置,再用D-S理论推算出障碍物的更准确位置,然后运用改进势场法进行行走方向决策,规划出履带机器车的作业路径,实现对深海履带机器车的导航和避障。仿真和试验结果表明,此算法适应于动态未知复杂环境下的深海履带机器车实时导航和避障,且在目标附近存在障碍物时也能达到目标。     

基于模糊规则的深海底作业机器车不等分状态时间轨线规划

针对深海底自行走履带作业机器车,给出了一种新的基于模糊规则的不等分状态时间轨线规划方案.为适应深海底环境的不确定性,采用基于模糊规则的不等分状态时间轨线规划改进等分贝塞尔曲线运动规划,控制机器车按照既定路线行走.在不平整地面的试验结果验证了算法的有效性.     

深海采矿系统整体联动作业模式动力学分析

以我国深海采矿海试系统设计方案为工程背景,构建基于海底履带式集矿机单刚体模型、扬矿管线多体离散元模型与水面采矿船运动学模型组合的深海采矿整体系统三维动力学模型.提出一种新的由纵向直线联动、转向联动与横向直线联动相结合的整体联动作业模式,实现该新型作业模式的动力学仿真分析,获得联动过程中各主要子系统运动轨迹、子系统间相互作用力、扬矿硬管偏角等关键动力学特性结果.仿真结果表明:在该新型联动作业模式下各子系统均能保持在允许范围内稳定运动,证明了提出的整体联动作业模式的合理性与可行性.     

基于深海作业设备C3D-SBP的升级改造与工程应用

该文针对深海海底管缆搜索定位及海底地层地貌勘探任务需求,对已有C3D-SBP拖鱼系统进行升级改造,分别对该设备通信硬件、供电线路、连接电缆、软件源代码、USBL、测线进行改装设计.为配合该升级设备在工程中的应用,分别对作业过程中的原始数据资料判断提取技术、原始数据处理与分析技术、释放与回收技术进行相应调整改进.最终形成了一整套适用于深海海底管缆调查和地层地貌综合调查的应用系统升级改造方案.实际工程应用证明该改造方案可行,并带来直接经济效益和间接经济效益,为同类设备的升级改造与应用推广提供了参考,拓展了深海海底管缆和地层地貌调查的技术手段.     

不确定环境下集矿机环境感知与实时避障研究

通过对海底集矿机作业特点及作业环境分析可知,采用传统势场法避障要解决的关键问题主要为局部极小问题,由此提出了基于人工势场法的改进算法。重新定义势函数,对斥力函数作了改进,建立了履带式集矿机的运动学模型,并成功应用于海底不确定环境下集矿机的实时避障。仿真结果表明:改进后的避障算法能够使机器人逃离局部极小,顺利避障并到达目标,具有较强的实用性与可行性。该研究对于海底采矿及水下机器人的避障具有一定的指导意义。     

深海底采矿机器车控制软件体系结构设计与实现

针对深海底采矿机器车特殊工作环境和特殊工作特性,采用混合体系结构,设计了深海底采矿机器车控制软件体系结构;该结构分为规划层、控制层和执行层.机器车的作业任务被规划为一系列子目标,每个子目标有一个相应的任务监视器,负责安排一套预编程的程序以实现子目标.以行走控制子目标为例,进一步说明了所设计体系结构的可行性.最后,采用VC 语言编制程序,验证了软件体系结构的设计.     

我国研制6千米深海机器手 可排险和驾驶飞船

可在6000米深海环境下工作的“水下机器手”由我国科学家首次研制成功。专家介绍，作为由中国科学院合肥智能机械研究所智能机器人传感器实验室承担的”863”项目，该系统不仅可用于深海作业型机器人，也可用于特种部队的排险机器人、空军无人驾驶飞机以及无人驾驶飞船中机器人自动或遥控驾驶和操作，还可辐射到其他相关领域，推广前景广阔。     

深海底采矿机器人遥测遥控系统

给出了深海底采矿机器人遥测遥控系统的设计方案.系统由洋面监控站、海底监控站以及能适应深海洋环境的传感器组成.水面和水下分别采用SIMATIC PCS 7分散控制系统和以Compact PCI总线的PC为基础的分散控制系统,确保系统可靠运行.系统所需的软件采用VB编制.实验结果表明,该系统能够满足深海底采矿的需要.     

基于姿态的多关节履带机器人越障控制

为提高机器人在楼梯、台阶等典型障碍环境中的自主越障的实用性,以检测机器人自身姿态而非环境尺寸作为越障控制的基本依据,设计了多关节履带机器人的各种自主越障控制方法.即首先以AHRS(姿态航向参考系统)所测得机器人姿态作为重要反馈量,采用稳定锥方法实时判定机器人越障过程中的倾翻稳定性,通过实验验证了该方法的有效性;在此基础上以机器人姿态为反馈,并结合机器人关节位置和驱动电流,设计了典型障碍下的自主越障控制动作规划,实际环境测试表明此越障控制方法具有对障碍具体尺寸依赖性小,实用性强的特点.     

电传动履带车辆双侧驱动控制研究

提出了采用双电机分别驱动两侧主动轮的电传动履带车辆行驶控制方案.在建立车辆及驱动系统数学模型的基础上,完成了分布式控制系统设计,提出转速调节与转矩调节的双侧驱动控制方案并进行对比分析.行驶试验验证了控制方案的可行性.两种控制方案已在车辆上成功应用.     

海底采矿车路径跟踪的变论域模糊控制

采用ADAMS/ATV软件建立海底采矿车机械系统模型,利用MATLAB/Simulink平台建立以速度内环和方位外环的行走控制系统模型及机械系统与行走控制系统协同仿真模型;针对海底环境的复杂性和未知性,采用变论域理论设计纠正方向和位置偏差的自适用模糊控制器以及PID控制理论设计速度控制器,开展海底采矿车在越单边障碍时过程中按预定路径行走仿真研究.仿真结果表明:基于变论域模糊控制理论所设计的海底采矿车路径跟踪控制模型的鲁棒性良好,其方位偏差纠正及速度跟踪的响应速度快、稳态性好、控制效果好,实现了海底采矿车按预定路径行走,为海底采矿车在采矿过程中自动行走控制提供了有效的控制方法.     

多智能足球机器人系统的关键技术

以NEWNEU参加机器人足球世界杯赛(FIRARWC99)的基于视觉型微型足球机器人系统MIROSOT为背景,详细介绍了机器人足球的关键应用技术·采用模糊神经网络和自学习专家系统的分层智能控制系统是当前机器人足球系统的研究方向·具有人工智能的自主型步行足球机器人是足球机器人的长远发展目标·     

非完整移动机器人的路径跟踪控制、

针对非完整四轮式移动机器人,基于人工驾驶的思想,在初始偏差较大的情况下调整机器人的角度并规划临时路径,采用模糊控制技术,分别设计了角速度和速度控制器,实现了机器人跟踪路径的目的。通过对初始角度的精确调整,使得角速度模糊控制器变得简便,提高了跟踪的效率。对直线和圆形路径进行了跟踪仿真,结果表明跟踪效果良好稳定。     

基于改进模糊PID的轮式机器人速度控制器设计

针对轮式机器人在行走过程中存在速度平衡超调较大与调节时间较长、速度平衡效果较差的问题,采用Matlab/Simulink与Carsim仿真软件建立轮式机器人四轮差速运动模型,对于无刷直流电机(BLDCM)系统,在原有模糊PID的基础上,结合抗积分饱和算法与变速积分算法,提出一种改进模糊PID控制的调速方法。仿真结果表明,通过抗积分饱和与变速积分算法改进后的模糊PID控制器与传统模糊PID控制器相比,在机器人速度平衡控制过程中,超调降低30%,调节时间降低33%,具有速度响应时间短、速度响应曲线波动小的优点。搭建了轮式机器人实验验证平台,实验结果表明,改进后的模糊PID控制调速方法的速度响应快,满足轮式机器人速度控制需求。所提设计可为轮式机器人速度稳定系统调试提供理论指导,并可应用于以速度调控为主导的控制系统。     

一种自主移动机器人智能导航控制系统设计

提出一种实用的自主移动机器人智能导航控制方案,以研制的模型样机HN-9为例,阐述了其具体实现技术.机器人采用扫描式超声波实现作业环境的探测,基于码盘和电子罗盘的组合导航子系统实现定位估计,利用模糊决策子系统产生反应式智能导航控制行为.仿真实验及模型样机的实际运行效果验证了该系统构成的可行性.这种模块化的低成本设计方案便于在移动机器人的嵌入式控制系统上实现,便于对已有移动机器人系统进行改造以实现自主导航功能,用以提高操作机动性与可靠性.     

履带式移动机器人动力学模型及其反馈控制

履带结构被广泛地应用在移动式机器人的设计当中。为提高其反馈控制模型的精度,该文详细分析了履带式机器人的受力特点,提出了一种适于进行控制器设计的履带机器人模型,并在此基础上,按照反馈线性化的思想,提出了一种履带式机器人稳定路径跟踪控制器的设计方法,同时给出了方法的非奇异条件。该文提出的控制系统模型和路径跟踪方法,为履带式机器人控制系统设计提供了理论依据。     

基于一种新的控制规则基础上的模糊自适应整定PID控制器的设计

提出一种参数自整定模糊自适应PID控制器。利用模糊逻辑控制实现了PID控制器参数在线自调整，进一步完善了PID控制器的性能，系统的响应速度加快，调节精度提高(调整时间拈从2秒缩短到0．33秒)，稳态性能改善，没有超调和振荡，具有较强的鲁棒性。并把MATLAB6．2中的Fuzzy Logic Toolbox和SIMULINK有机结合起来，方便的实现了该模糊自适应PID控制系统的计算机仿真，拓宽了Fuzzy Logic Toolbox和SIMULINK的应用范围。     

基于传感器数学模型的数据融合方法及避障研究

文章介绍了超声波传感器测距中存在的问题,提出了基于传感器数学模型的数据融合方法,在此基础上建立基于信息融合的移动机器人导航系统;结合模糊逻辑控制的方法,设计了符合人类驾驶经验的模糊控制器,以实现移动机器人在障碍物环境下的自主导航;最后用MATLAB模糊工具箱对该模糊控制器进行了仿真,结果表明,机器人能够自主避开障碍物,到达目的地。     

STATCOM的变结构神经网络模糊控制研究

提出了STATCOM用于维持接入点母线电压稳定的控制策略,根据控制策略设计了STATCOM的变结构神经网络模糊控制器.在设计控制器时,通过专家经验法和模糊规则自生成法对模糊规则知识库进行了初始化;通过变结构神经网络对模糊规则进行在线调整,增强了控制器的自学习、自适应能力;采用了基于语言变量优化匹配的原则对模糊逻辑推理进行优化,减少模糊推理的计算量,提高运算速度.数字仿真结果验证了该控制方法的有效性和正确性.