基于视觉伺服的小型四旋翼无人机自主飞行控制研究进展

 在GPS信号较弱甚至失效的环境下,视觉伺服能够通过视觉信息控制自主飞行,因此近年来视觉伺服在自主飞行控制领域受到广泛关注。根据获取的图像信息不同,可将视觉伺服分为基于位置的视觉伺服和基于图像的视觉伺服。与基于图像的视觉伺服相比,基于位置的视觉伺服位姿估计稳定,可直观地在直角坐标空间定义机器人运动,符合机器人工作方式,且控制器设计简单,但控制精度受摄像机和机器人标定精度的影响,且计算量较大。对于小型四旋翼无人机自主飞行控制的应用研究中,视觉伺服的实时性、精确性和鲁棒性尚待提高,且小型四旋翼无人机的智能化不高,在室内室外模式转换及室内协同控制方面还有广阔的发展空间。     

视觉伺服分类及其动态过程

对视觉伺服进行了综述性的介绍,系统地介绍了机器人视觉伺服控制的发展历史以及现状·从控制模型给出了视觉伺服控制系统的分类·针对两种最基本的分类方式基于位置的视觉伺服和基于图像的视觉伺服进行了重点介绍·对于视觉系统和图像特征的选取问题进行了讨论,此外还对视觉伺服系统的动态过程进行了分析,指出视觉系统的延时是目前伺服控制的研究所面临的最大问题·对未来视觉伺服研究的方向进行了总结·     

面向微装配机器人的TSB分级智能控制结构

提出了一种面向微装配机器人的TSB(任务 策略 行为 )分级智能控制结构 ,该结构自上而下有三个控制层组成 :任务层、策略层和行为层 .操作者在任务层通过人机交互接口进行微装配任务规划 ,策略层将抽象的装配规划分解为具体的显微视觉伺服策略控制微装配机械手的运动 ,行为层则涉及微装配机器人基本行为的生成与执行监督 .TSB控制结构通过人机交互的方式将操作者的任务规划能力和机器人显微视觉伺服策略结合起来 ,实现了微装配机器人的半自主控制 .     

基于模糊-PID控制的水冲洗机器人液压伺服控制系统

变电站带电作业水冲洗机器人是针对220 kV变电站污闪问题研制的特种机器人,本文针对机器人的液压伺服控制系统的非线性特点建立数学模型,对该模型提出了模糊 PID综合控制方案,并对控制方案在理想条件和受干扰条件下进行Matlab仿真和变电站环境下的实地实验。结果表明,该控制方案能够提高机器人液压伺服控制的精度,并且具有一定的抗干扰性。     

基于MATLAB/SimMechanics工业机器人惯量前馈仿真研究

根据当今工业生产过程中的需求,对工业机器人控制系统做了简要介绍.在普通的伺服控制系统的基础上,引入了惯量前馈技术以提高系统控制性能.为了验证引入惯量前馈技术后的机器人系统动态特性,运用了SimMechanics模块建立了机器人模型,并且进行了运动学仿真.结果表明,引入惯量前馈技术的机器人控制系统相对于普通伺服控制系统拥有更好的控制效果和动态特性.     

搬运机器人伺服系统的研究

为实现搬运机器人高精度位置伺服控制,采用了现代数字伺服技术,包括交流驱动、分级控制、数字信号处理(DSP)、总线通讯及系统软硬件保护等新技术,使机器人运行可靠,达到了精度高、速度快及平稳性好的控制要求。该文重点介绍伺服系统设计方案及特点,并针对伺服系统位置环、速度环、电流环参数以及伺服周期的确定方法进行了较为全面的讨论,最后介绍了伺服系统软硬件保护措施。     

机器人视觉伺服控制研究进展与挑战

针对机器人视觉伺服研究,分别从基于位置的视觉伺服、基于图像的视觉伺服、混合视觉伺服等对视觉伺服的研究进展进行了回顾.从雅可比在线估计法、雅可比自适应估计法、深度独立雅可比矩阵估计法等多方面详细分析了无标定视觉伺服.在此基础上,就视觉伺服的实时性、可靠性、多传感器融合、多任务控制、基于离散时间域及混杂系统的控制器等,对机器人视觉伺服控制所面临的挑战及进一步研究进行了分析与展望.     

输电线巡检机器人位姿变化的柔性关节控制策略

为降低输电线巡检机器人的柔性关节输出速度的波动程度，采用极点配置方法设计柔性关节伺服驱动系统控制器参数.该参数的选择随机器人位姿变化而变化，从而使机器人柔性关节伺服驱动系统能够获得平稳的输出速度.首先建立了机器人柔性关节伺服驱动系统动力学方程，并求得电机转速到电机电磁转矩的传递函数；接下来将PI控制策略应用于柔性关节伺服控制，求得控制系统闭环传递函数；然后采用相同阻尼系数的极点配置策略设计控制器参数；最后开展了巡检机器人越障情况下变位姿工况的柔性关节控制实验，结果说明可通过适当选择极点配置参数使柔性关节获得良好的输出速度.     

模块化机器人伺服单元总线接入模块的设计

针对机器人模块化设计的需求,以及机器人通用通信总线Robbus的协议标准和传输方案,提出了一种面向模块化机器人伺服控制系统的总线接入模块设计方案,并将Robbus通信协议集成在总线接入模块内.研制完成了适用于广州数控交流伺服驱动器的总线接入模块,并进行了测试实验.实验结果表明:该总线接入模块能够使伺服驱动器通过总线传输...     

基于模糊控制的机器人视觉伺服控制

机器人视觉伺服控制是当今机器人研究领域的热点之一,以往的各种传统控制方法均是建立在被控对象精确模型的基础上,然而随着系统复杂程度的提高,将难以建立系统的精确数学模型。模糊控制直接依据人类专家的控制经验进行设计,其设计不依赖于被控对象的模型,机器人视觉伺服系统就是难以建立精确数学模型,为此利用模糊控制来克服机器人视觉伺服系统的复杂性、强耦合性、不确定性和非线性因素的影响,实验结果表明,利用模糊控制可以使机器人视觉伺服控制达到较好控制效果。     

考虑负载时变的线路巡检机器人动态性能分析

巡检机器人进行越障时，受负载时变影响，会出现控制超调、振动等现象.在考虑负载惯量时变特性的情况下，研究了一种用于分析巡检机器人越障状态下动态性能的方法.对双臂线路巡检机器人的回转机构建立了基于双惯量模型的动力学方程，使用改进D-H法与拉格朗日法对机器人建模，具体包括分配坐标系，求解拉格朗日方程，利用惯性矩阵计算负载转动惯量等.通过选择合适的阻尼系数设计了控制器参数，利用阻尼系数与固有角频率的变化分析了机器人的动态性能变化.研究成果有助于对双臂巡检机器人越障时的动态性能进行分析，并可用于机器人的伺服控制参数调试.     

基于图像的PUMA560机器人视觉伺服控制分析

为了较好地解决PUMA560机器人视觉伺服控制系统中的控制精度问题,提出一种基于图像的自适应视觉伺服控制策略.该控制策略以机器人运动学与动力方程、参数估计以及控制器的设计为基础.新型控制器能够在机器人运动的同时,在线估计雅可比矩阵和摄像机相对机器人末端的变换矩阵中的未知参数,并进行稳定性分析.仿真与试验结果表明,该新型控制器使系统具有较强的动态特性和稳态特性,可得到理想的控制效果.     

A dual working mode mobile robot system based on visual guiding and visual servoing

A dual operational modes mobile robot system based on visual guiding and visual servo control is presented.This system consists of a mobile robot with a two-axis manipulator and a tele-operation station.In the visual guiding mode,for the robot works in an open loop visual servo control mode,the manipulating burden of the operator is reduced largely.In the visual servo mode the robot can locate the position of the target assigned by the operator and pick it up by its manipulator.With the help of the operator,the difficult problems of finding and handling a target in a complicated environment by the robot Can be solved easily.     

液压并联机器人的键图建模

键图是一种能够统一处理多能量范畴工程系统的有效方法，该文针对液压驱动并联机器人提出了一种新颖的全系统键图仿真模型。基于牛顿-欧拉法建立运动平台的键图模型，根据伺服阀和液压缸的流量方程及力平衡方程建立阀控缸作动器的键图模型，按照因果关系规则将二者集成为全系统的键图模型。实例仿真表明该模型较真实地反映了系统的动态特性，可用于液压并联机器人的动力学分析和控制系统设计。     

多关节柔性机器人手臂的振动分析和振动控制

本文应用机电一体化的研究方法,推导了柔性机器人手臂的振动方程式,并结合控制系统,推导了机电系统的动态方程.对在任意位置上有集中质量的变截面桑性手臂进行了振动分析和数值仿真,并进行了实验验证.证明了本文的分析方法的妥当性和位置反馈的抑制技术是相当有效的.     

电液位置伺服系统最少拍控制应用研究

阀控式电液位置伺服系统是液压伺服控制系统中应用较为广泛的一种，而传统的模拟控制存在着结构复杂、功率密度低和控制策略机械等弊端．针对上述弊端，并结合电液位置伺服控制系统惯性大，要求控制精度高等特点，本文在对其进行分析、简化、数学建模的基础上，直接运用最少拍控制理论对其进行了离散化设计，得到了最少拍数字控制器，并以阶跃输入作为典型输入信号进行了实验验证．结果表明，实现了对电液位置伺服系统的实时监控，并且简化了结构，提高了控制的可靠性和灵活性。     

平面五杆并联机器人动力学分析

用拉格朗日法推导出平面五杆并联机器人的动力学模型,得出驱动力矩的表达式.通过对平面五杆并联机器人模型的分析,得出了平面五杆并联机器人的主动关节等效惯量、耦合惯量和驱动力矩的变化规律.结果表明,对于给定的运动规律,机构的位形对系统的主动关节等效惯量、耦合惯量和驱动力矩的影响较大.     

JRB-1机器人伺服控制的设计与实现

讨论JRB-1工业机器人伺服控制的设计与实现问题．为简化控制器，采用单关节设计方法，讨论了控制参数的设计，并提出在线优化参数方法．为抑制单关节设计方法中存在的动态耦合、重力、摩擦等干扰，提出一种新的动态补偿方法．将这种方法应用于单关节控制器，可得到线性解耦的关节运动．这种方法根据电机转速和电流，估计和抑制干扰，不需大量计算，实现简单，补偿效果好．上述方法已在JRB-1机器人上得到实现．     

Robust Iterative Learning Controller for the Non-zero Initial Error Problem on Robot Manipulator

Industrial robot system is a kind of dynamic system w ith strong nonlinear coupling and high position precision. A lot of control ways , such as nonlinear feedbackdecomposition motion and adaptive control and so o n, have been used to control this kind of system, but there are some deficiencie s in those methods: some need accurate and some need complicated operation and e tc. In recent years, in need of controlling the industrial robots, aiming at com pletely tracking the ideal input for the controlled ...