采用改进神经网络PID控制的移动机器人轨迹追踪控制研究

为了提高双轮移动机器人运动轨迹追踪精度,采用改进粒子群算法优化BP神经网络PID控制器,并对控制效果进行仿真验证。创建双轮移动机器人模型简图,给出运动轨迹误差方程式。在传统PID控制基础上增加BP神经网络结构,引用粒子群算法并对其进行改进,采用改进粒子群算法优化BP神经网络PID控制调整参数,给出双轮移动机器人PID控制参数优化流程。采用数学软件MATLAB对双轮移动机器人轨迹追踪误差进行仿真验证,并与传统PID控制追踪误差进行对比。仿真曲线显示:在理想环境中,双轮移动机器人采用两种控制方法都能较好地实现轨迹追踪,追踪误差较小;在干扰波形环境中,传统PID控制双轮移动机器人追踪误差较大,而改进PID控制双轮移动机器人追踪误差较小。采用改进粒子群算法优化BP神经网络PID控制器,可以提高移动机器人运动轨迹追踪精度。     

基于Internet的远程控制机器人系统结构设计

针对新一代网络移动机器人特点，构建了包括Web中心服务器、机器人控制服务器、图像服务器的遥操作移动机器人系统，该系统为研究者或机器人爱好者提供了一个远程控制移动机器人的试验平台，整个系统可加入更多的移动机器人，连接更多的图像摄像机，具有一定的开放性。     

基于Internet的远程控制机器人系统结构设计

针对新一代网络移动机器人特点，构建了包括Web中心服务器、机器人控制服务器、图像服务器的遥操作 移动机器人系统，该系统为研究者或机器人爱好者提供了一个远程控制移动机器人的试验平台，整个系统可加入 更多的移动机器人，连接更多的图像摄像机，具有一定的开放性。     

Design and implementation of an IPC-based control system for mobile robots

This paper introduces an autonomous mobile robot system applicable under dynamic environment.Every robot contains a muhi-sensor system, a differential-drive vehicle and a wireless LAN. A real-time on-board control system makes decision autonomously according to the perception from the multi-sensor system. Under the Windows operation system (OS), inter-process communication (IPC) mechanism of Linux OS is introduced into control system design. A distributed software architecture based on IPC,which can be used for multiple mobile robots system, is proposed. The architecture can make the system more flexible and scalable. The expansion of robot‘ s function and cooperation between robots can be. easily realized. The experiments and robot soccer game show the validity of the architectnre.     

基于FPGA的移动机器人运动控制器的实现

为了提高移动机器人控制的灵活性,设计并实现了一种基于FPGA的移动机器人运动控制器。介绍了该运动控制器的工作原理、硬件设计,充分利用FPGA的高速实时性和ARM微控制器的强大处理能力,从而提高了运动控制器的效率。实验表明,设计出的运动控制器稳定可靠,双码盘导航优于单码盘融合陀螺导航,能实现移动机器人的灵活控制。     

面向服务机器人的简易编程环境设计

开发了一套面向服务机器人的简易编程环境.利用此环境可以绘制机器人作业环境的地图,使用图标进行可视化的编程,并对机器人的运行进行二维和三维动画仿真.编程环境模块间采用CORBA标准通信,功能独立的各模块可以分布在网络中不同的计算机上,也易于移植到其他编程平台.在双臂移动式服务机器人SmartPal上的演示实验表明,此编程环境是有效的.     

多功能移动机器人分层路径规划研究

现有移动机器人规划算法生成轨迹目标单一,无法满足多样化的任务需求,为此,提出一种多指标维度反馈的路径规划策略。基于强化学习在线决策机制,寻求多条抵达目标的无碰撞路径;进而根据路径性能特征建立价值评估体系,动态更新机器人运动节点间的动作代价值,并且在不同权重配比下进行了仿真测试。结果表明：该算法能根据需求针对性提高全局路径相关性能,并结合全局路径信息,反馈控制局部运动决策,从而使得移动机器人能够在相同环境中解算出不同满足期望的运动决策。     

递阶式虚拟结构非完整机器人的编队控制

提出一种递阶虚拟结构编队控制方法,将机器人编队按空间分布划分为簇,并定义某段时间内该簇(虚拟结构)的参考轨迹,将虚拟结构的运动转化为各机器人的期望轨迹,然后基于反步思想,并通过设计移动机器人误差跟踪系统的Lyapunov函数来设计动态反馈控制器,实现了对参考轨迹的全局渐近跟踪.最后通过对给定直线和圆轨迹的编队跟踪试验,验证了该控制策略的有效性.     

移动机器人PID运动控制器参数的模糊自整定

通过对移动机器人运动学模型进行分析 ,以基于视觉的双轮机器人为实验平台 ,论证了参数模糊自整定的PID控制技术应用于移动机器人运动控制中的可行性 .该方案根据控制要求 ,运用模糊推理技术 ,模仿人工整定控制器参数时的思维方式 ,对控制器参数进行调整 .不仅保证了准确性 ,提高了快速性 ,还增强了自适应能力 .实验证明此方法对移动机器人的运动控制是有效的 .     

足球机器人系统仿真中的数学模型

讨论了机器人足球比赛现实世界中各个实体的运行规律,建立了受非完整约束的移动机器人以及球的运动模型,并提出采用几何方法求解机器人运动模型精确解,以提高仿真精度,减少计算量·给出了机器人之间以及机器人与场地围墙、小球之间的碰撞模型,并分析了2个机器人之间的碰撞过程·为构建和开发足球机器人系统仿真平台与机器人的运动控制提供了模型基础     

基于栅格地图-蚁群算法的机器人最优路径规划

通过栅格法建立栅格地图作为机器人路径规划的工作环境,采用蚁群算法作为机器人路径搜索的规则．将所有机器人放置于初始位置。经过NC次无碰撞迭代运动找到最优路径．到达目标位置．为防止机器人在路径搜索过程中没有达到最大迭代次数时路径大小已不发生变化而陷入局部最优。可通过对各路径上的信息素进行增减来使机器人路径搜索跳出当前值继续搜索．直到迭代完毕,获得最优路径．     

基于Cricket无线定位的移动机器人控制系统

移动机器人系统的定位问题是移动机器人导航控制的前提.将Cricket无线定位技术与移动机器人控制系统相结合,建立一套基于无线传感器网络定位的机器人控制系统,完成了Cricket无线传感器网络定位系统与移动机器人系统的信息传输与集成,实现对移动物体的定位、导航与控制.在静止情况下,Cricket系统的定位精度较好,定位采样数据误差在3cm内波动.当移动物体以较快速度变换位置时,系统的延时时间约为60ms左右.     

基于Conduit的数据同步系统的设计与实现

随着网络的移动化趋势,移动设备越来越普及。如何保持移动设备间的数据一致,如何保持移动设备和PC间的数据一致,如何高效、可靠地进行数据同步,成为研究重点。基于Conduit(管道),设计和完成了一个数据同步系统,相较于原有的HotSync同步协议,实现了在可扩展性方面表现更好的CPISync数据同步协议,达到移动设备高效、可靠的同步。     

弧焊机器人工作单元Internet远程控制系统

采用IGRIP（Interactive Graphics Robot Instruction Program）建立了弧焊机器人工作单元空间场景模型,基于Internet实现了机器人的远程运动仿真．在仿真的基础上,采用CORBA-CGI（Common Obiect Request Broker Architecture-Common Gateway Interface）方式实现了弧焊机器人的Internet远程控制．同时,通过现场摄像机,机器人的运动视频可以反馈回操作者的Web页面,这样操作者就可以远程监控机器人的运动．控制实验表明,该机器人远程运动控制方案是可行、有效的．     

从动轮式溜冰机器人原理与直线溜冰时的动力学性能分析

综合轮式和腿式机器人的优点,提出基于溜冰原理的从动轮式溜冰机器人概念。讨论了大腿运动型和小腿运动型溜冰机器人的结构图。以小腿运动型溜冰机器人为例,运用非完整约束存在时的广义Lagrange-Routh方程推导了机器人直线溜冰时的运动微分方程,并讨论了机器人在各步态时的位姿,利用EXCE97进行了运动仿真。     

基于ROS的移动机器人控制系统实现机制与方法

ROS是目前广泛采用的开源机器人控制软件架构平台,本文采用ros_control实现机制,设计了移动机器人控制架构,通过不同参数配置文件和定制化硬件接口协议,实现了适应不同硬件配置的移动机器人差速运动控制。     

基于视觉引导的Baxter机器人运动控制研究

高速和高精度的传统工业机器人已经广泛应用于制造业,但是传统工业机器人只能工作在结构化及封闭的环境中,从而限制了其应用领域。能够跟人协作互动、本质安全的智能协作机器人突破了传统工业机器人的环境限制,具有广阔应用前景。采用最新的智能协作机器人Baxter作为平台,介绍了双臂智能协作机器人Baxter的系统组成,分析了机器人操作系统(robot operating system,ROS)的通信机制,设计了基于视觉引导的智能协作机器人运动控制软件。机器人控制软件由视觉定位软件模块和手臂引导抓取软件模块组成,通过ROS的消息主题机制及ROS服务器来实现机器人手臂运动控制。实验结果证明,设计的控制软件能够准确控制Baxter机器人识别和抓取目标物体。     

智能机器人自主导航系统中网络通讯方法研究

阐述了智能机器人自主导航系统的网络通讯方法,针对系统中存在的2种平台,即Linux系统和基于Windows下的图像处理系统,利用计算机网络技术通过计算机网络编程实现了2个平台间的信息交互,解决了通讯的关键技术.使机器人能够可靠地接收图像处理后的数据,从而达到自主运动的目的.而且该方法还使机器人本身减少了大量的计算,使得实时性有了很大的提高.     

多模块式移动机器人系统的自组织协作行为

设计了一种新颖的、由4个基本功能模块组成的模块式移动机器人.针对多模块式移动机器人系统在复杂环境下的自组织协作行为,提出了目标趋向控制、多障碍物避障和自组织协调3种运动策略.分析了多机器人目标趋向运动的方向选择规则;描述了基于“感知 动作”的多障碍物避障控制策略,实现了多机器人连续避障并到达指定目标点;研究了多机器人的协调运动策略,通过多机器人协作完成了单机器人无法完成的搬重物、过台阶等任务.三维仿真结果表明了该控制策略对不同环境、多障碍物条件下多机器人协作行为的适应性.     

高压输电线巡线机器人控制体系构建及动作控制器设计

为了提高巡线机器人行走的自主性和稳定性,构建了高压输电线路巡线机器人的综合控制构架。进一步考虑模型误差、外部干扰和摩擦等不确定因素,建立了机器人动力学模型。设计了机器人行走的4类基本动作的鲁棒控制律。为验证所提出的控制体系机构与鲁棒控制算法的有效性,利用Matlab软件搭建仿真环境,以常规控制器为比较对象,对巡线机器人的单个动作、组合动作以及越障过程进行了仿真分析。结果表明:所提出的控制律可使机器人运动更迅速,稳定地实现控制目标,综合效果优于常规控制器。