植树机器人的位移控制与避障控制设计

主要研究植树机器人的运动控制,包括位移控制与避障控制设计.设计的植树机器人以微控制器LPC2138为核心处理器,通过电子罗盘、红外编码盘和超声检测模块采集局部环境信息.植树机器人根据上位机指令及环境信息进行自主路径规划,并在任务的执行过程中不断采集局部环境信息,做出决策,实现位移与避开障碍物,实现安全行驶并准确到达目标地点和执行植树任务.     

利用几何画板求解机器人避障问题

针对有效分析机器人在平面场景范围内活动特征的问题,主要从各个障碍物在平面场景范围分布的特征,以及机器人行走的路线特征等方面进行了深入的研究探索,将避障路径规划转化为多阶段决策问题,对每一个阶段的子问题应用几何画板进行几何逼近进行求解,得出各阶段的最短路径。     

一种基于C-T空间数字势场的机器人避碰规划方法

提出一种基于C-T(configuration-time)空间数字势场的机器人避碰路径规划方法,通过构造一种栅格化的CT空间数字势场,根据数字势场中的排斥势和吸引势,利用C-T空间离散路径点的插值方法,实现机器人对运动障碍物的避碰.通过一个2连杆机器人臂的避碰仿真实验研究,表明了该方法具有较高的计算效率,避免了一般避碰算法的大量C空间显式计算,能够适用于机器人的动态环境路径规划.     

蛇形机器人的运动控制研究

蛇形机器人具有很高的运动稳定性和环境适应性,非常适应于不确定性及复杂的环境中工作,如地震救援、火灾以及其他自然灾害等等.该文研究了一种正交模块组成的蛇形机器人,采用PXA270芯片作为主控制器和AVR128单片机作为从控制器,实现了主从分布式控制.在简化的Serpentine曲线基础上,研究了由离散关节组成的蛇形机器人控制,最后得到机器蛇运动时各个关节电机相应的旋转角度和旋转速度,并通过安装超声波传感器测距实现了自主避障.实验结果表明方案是可行和可靠的.     

机器人不能折线转弯的最短路径问题

在机器人不能折线转弯情况下,给出一种移动机器人避障的最短切线弧路径算法.并且结合实例,用CAD模拟出机器人的最短切线弧路径,验证了它的有效性和实用性.     

基于树莓派和GPS导航的智能避障小车设计

【目的】实现无人驾驶智能多功能小车的自动感知、规避障碍物功能，并使其按GPS导航的路径行驶。【方法】基于树莓派和GPS导航对智能避障小车进行设计，以自主开发的多功能控制系统为小车的指挥协调中枢，从而实现小车高速行驶时的黑线循迹单元功能。同时，系统通过轮询机制来实现均衡负载，可确保小车的操作能准确感知规避障碍物，并减少由每1 s进行一次数据传输造成的系统繁忙或网络拥塞。【结果】研究结果表明，智能避障小车可自动准确地感知和规避障碍物，并按规划路径行驶。【结论】基于树莓派和GPS导航的智能避障小车设计具有良好的商业应用前景。     

基于改进遗传算法的机器人路径规划

主要研究对于静态障碍物空间,通过遗传算法帮助移动机器人找到一条可越过障碍物到达目的点的最优路径.对初始种群的选择上做一定的优化措施,通过对障碍物顶点的连接取中点的方式,将各个中点连接到达目的点,然后利用Floyd算法计算该情况下的最优路径,使选择的初始路径尽量靠近最优路径。分别设置了三个障碍物和五个障碍物的两种仿真环境,通过两种环境下迭代次数和时间的对比得出结果。仿真结果显示出机器人在移动过程中的路径方向的变化和机器人规避障碍物的运动过程,在图像上显示障碍物的最优路径长度和平均路径长度的关系。     

关节机器人轨迹跟踪模糊聚类控制算法

为实现机器人运动轨迹的精确控制,将模糊聚类算法应用到关节机器人的运动轨迹控制中.解决了机器人运动过程中速度信息获取不准确,从而影响机器人的动态性能的问题,提高了机器人的控制精度.     

关节机器人轨迹跟踪模糊聚类控制算法

为实现机器人运动轨迹的精确控制,将模糊聚类算法应用到关节机器人的运动轨迹控制中.解决了机器人运动过程中速度信息获取不准确,从而影响机器人的动态性能的问题,提高了机器人的控制精度.     

视觉导航有穷自动机在自然语言状态中的应用

室内移动机器人自主导航是一系列自然语言状态与动作转换结果,有效地控制和描述机器人状态和动作转换是自主导航过程的关键。本文首先利用视觉传感器获取障碍物YUV色彩空间信息,采用区域增长法识别障碍物连通域,将机器人状态以及控制指令转化为抽象的形式符号并建立状态转移函数,进而建立基于视觉导航机器人有穷自动机模型。实验结果表明,该方法能平滑、准确地完成自然语言状态下的机器人自主导航过程,具有较高的实时性和鲁棒性。     

一种基于速度势场的局部在线避碰方法

本文以势场方法的思想为出发点，提出一种基于速度势场的自主移动机器人的局部避碰方法。该方法可以更好地利用相对速度的信息，在存在移动障碍物和环境中得到较好的局部在线避碰效果。     

壁面移动机器人随机障碍避碰路径规划研究

该文对壁面移动机器人使用了人造势场法，实现局部区域内随机障碍避碰的路径规划。机器人系统根据环境信息，实时生成路径，增加了系统的稳定性和对环境的适应性。计算机动画仿真及其实际应用验证了该实时路径规划的可行性。     

水面无人艇分层策略局部危险规避

根据水面无人艇运动学和基础控制特性提出一种局部危险规避算法. 采用分层策将动态窗口分解为艏向窗口和线速度窗口,使用切线法和弧线法分别从艏向窗口和线速度窗口中求出规避角速度和线速度,并引入角速度缓冲模型以提升规划过程中艇体的稳定性. 仿真实验验证了算法具有规避能力强和稳定性高的特点,并由湖试实艇实验验证了算法对实艇的基础控制特性具有良好的适应性,能引导水面无人艇在实际环境中实现有效安全的危险规避.     

多感知器蛇形机器人避障的智能控制

提出用基于行为的智能控制方法,利用遗传算法获得模糊控制规则,实现了以蛇形机器人左右摆动电机为控制对象的避障运动,作了相应的仿真实验,获得了部分仿真结果,并对该仿真结果进行了分析.     

移动机器人多传感器的实时动态测试与控制

在对移动机器人自动导航、障碍回避以及多传感器系统研究的基础上,设计了一种用于移动机器人自动导航的多传感器阵列实时动态测试分析与控制系统.系统利用数字信号处理器(DSP)的片内I/O端口和其他外围设置,简化外围电路设计,通过CAN总线完成超声数据与上位机通信,实现对多路超声传感器的实时动态监测和控制.试验运行表明系统可解决移动机器人的自动导航、停靠站等精确定位和避障的问题.     

爬壁机器人移动机构越障功能研究

提出了用于壁面清洗作业爬壁机器人的可越障轮式全方位移动机构,该机构保证机器人在保持机体方位不变的前提下,沿壁面任意方向移动或在原地旋转任意角度,同时能跨越存在于机器人运行路径中的障碍.     

超声电机驱动多关节机器人位置精确控制

该文结合超声电机的运行特点,提出了一种新颖的速度——位置联合反馈控制方式,并在直接驱动的三关节机器人上加以实现。实践证明,位置反馈控制可以获得较高的位置精度,但超声电机的速度变化会显得剧烈,从而导致机器人发生颤振;速度反馈控制可以保证机器人运行平稳,但不能获得好的位置精度。采用所提出的控制方式后,不仅可以获得高的位置精度,而且可以保证机器人平稳运行。     

基于干扰观测器的移动机器人轨迹跟踪控制

针对移动机器人的轨迹跟踪问题,设计了基于干扰观测器的积分滑模控制器.考虑侧滑与干扰的影响,建立了移动机器人的运动学和动力学模型.基于终端滑模理论设计了自适应滑模干扰观测器,实现了对复合干扰的有限时间逼近.在此基础上设计了基于运动学模型的轨迹跟踪控制器,保证了位置跟踪误差的渐近收敛和角度误差的有界收敛.结合干扰观测器和积分滑模方法,设计了基于动力学模型的速度跟踪控制器.通过仿真验证了所设计控制算法的有效性.     

应用聚类进行移动机器人定位

提出一种基于激光测距雷达的移动机器人定位新方法. 对每帧扫描数据进行聚类,对前后帧扫描数据按类进行匹配,获得两种匹配类,即完整匹配类和非完整匹配类. 对完整匹配类,取它们的两对端点以及质心作为匹配点;而对非完整匹配类,只取两对端点作为匹配点. 采用随机采样一致性算法剔除匹配点集中的外点,用非线性最小二乘法估计机器人运动参数,从而确定出机器人的当前位姿. 在静态和动态室内环境下进行的实验验证了该文提出方法的有效性.