溜冰机器人运动学分析

设计了腿轮混合结构的溜冰机器人，基于常规的运动学分析方法，建立了相关的惯性坐标系和滚轮坐标系，并根据滚轮在法向无滑动，切向作纯滚动的假设，建立了中心定位轮的运动约束方程及机器人的运动学模型，提出了法向和切向运动特征矩阵的概念，并讨论了机器人的移动性问题，得出机器人存在运动的条件，设计了溜冰机器人运动学状态空间表达式和运动学控制方程，以溜冰机器人为例，分析了其转弯和直线滑行时的运动学问题。     

双足溜冰机器人动力学

利用轮滑原理,研制出双足从动轮式溜冰机器人(BISR).根据机器人双足不离地滑行的步态特点,提出了机器人的简化动力学模型,并运用非完整约束存在时的Maggi方程,推导出机器人双足不离地滑行时的动力学微分方程.仿真算例和样机实验证明了所提出的动力学建模方法的合理性.     

溜冰机器人转弯时的动力学性能分析

利用溜冰原理，设计了从动轮式溜冰机器人，在简要介绍其转弯原理的同时，分析了其转弯条件，得出转弯半径表达式，提出了超前式和滞后式转弯的概念。在建立运动坐标系的基础上，利用动力学状态机的理想和非完整系统动力学分析方程－Maggi方程，具体分析了其转弯时的动力学性能，给出实际算例并进行了计算机仿真。     

非完整约束对溜冰机器人动力学性能影响的分析

在Maggi方程基础上,建立了极坐标系和机器人坐标系.以转弯角速度、腿摆动角速度和滚轮摆动角速度为准速度,推导出溜冰机器人的动力学方程.与Routh方程相结合,给出了通用形式的Lagrange乘子计算方法.采用纽马克法分析了由滚轮纯滚动引入的非完整约束对其动力学性能的影响.算例证明本方法是有效的.     

溜冰机器人协调控制研究

在有关运动假设基础上,建立了机器人坐标系和惯性坐标系.重点研究滚轮的法向和切向运动,建立了机器人运动学方程和无奇异性的非完整运动学状态空间.同时,在考虑控制系统时间延迟的基础上,用数学函数建立了符合滑模可达性条件的腿与滚轮、机械腿与滚轮相互协调的切换函数.实验证明,基于非完整运动学状态空间和极限位置反馈滑模变结构方法的协调控制策略是可行的.     

溜冰

有一年的夏天,炽热的空气让我难以呼吸,这样的天气就像我的心情一样糟糕。那时我的期末考试成绩极不理想,可谓一落千丈。我难过得直哭。为了安慰我,爸爸同意妈妈的意见,带我去溜冰。我们来到溜冰场。其实这只是一个地面较平的广场。这时正是中午,所以人很少。爸爸倒是轻松得很,随便找了个地方坐了下来,看起了他爱看的报纸。我心想:这次总算可以溜个痛快了!我溜着溜着,不久就完全进入了角色。我觉得我指导老师:王梅就像一只轻盈的蝴蝶,在无边无际的大草原上自由自在地飞舞、盘旋,自己的身体在完美地滑翔,完全忘记了考试成绩低下的烦恼。我对…     

一种外骨骼式康复机器人训练效果仿真

针对外骨骼式下肢康复机器人训练有效性的问题,开展了基于人体生物力学软件Any Body的康复训练仿真实验研究.通过人体动作捕捉实验,获取一成年男子在正常步行时的运动学信息,利用Any Body建立人体步行模型,并以下肢肌肉受力情况为依据确定下肢主要肌肉群.建立人-机系统模型,借助Hill方程,以人体下肢肌肉收缩速率作为判断标准,通过模拟实现矢状面内运动的外骨骼式下肢康复机器人的康复运动,获取下肢主要肌肉的收缩速率变化情况,并将其与正常步行时的肌肉收缩速率进行比较与分析.结果表明,两种情况下大腿肌肉群的收缩速率变化情况基本一致,小腿与髋部肌肉群差异较明显.改进外骨骼结构,使其能够同时实现在冠状面内的运动,比较在两种结构下的下肢主要肌肉收缩速率变化情况,结果表明髋部肌肉产生了较为明显的波动.因此,能实现矢状面内运动的外骨骼式下肢康复机器人能够有效训练大腿肌肉群,但对小腿与髋部肌肉的训练效果不明显,加入冠状面运动后,能提高对髋部肌肉的训练效果.     

四足机器人坡面质心调整方法

为了实现稳定的坡面运动,设计了小腿采用液压缸的四足机器人.基于对角小跑步态,提出一种通过改变机器人前腿小腿腿长和保持后腿小腿腿长不变来实现坡面质心调整的方法.以机器人质心在斜面的投影点落在支撑对角线交点处为判据,对该质心调整方法进行了稳定性分析,得到姿态调整的确定值.对零冲击复合摆线足端轨迹规划方法进行了改进,以减少四足机器人坡面上的足地接触冲击.利用Adams和Matlab对四足机器人坡面trot步态运动进行了联合仿真.仿真结果表明所提出的质心调整方法和足端轨迹规划方法能够实现机器人在20°坡面上的稳定行走.      

基于视觉反馈的自主式移动机器人路径规划方法

对自主式移动机器人，通过立体视觉方法得到环境的深度信息，并反馈控制机器人的运动。文中提出了一种基于自由门１－ｄｏｏｒ和ｔ－ｄｏｏｒ进行机器人路径规划的方法，讨论了该方法的可行性，并分析了通常情况下机器人运动可能遇到的几种情况。     

汉-Ⅰ型智能机器人自律行走控制

本文讨论小车式机器人利用超声波传感器实现自律行走的问题.文中建立机器人行走运动的数学模型.讨论了两种利用超声波传感器和其它传感器确定器人空间位置、速度及姿势的方法.提出了一种分段最优控制方案.     

自主式移动机器人多任务的实现

如何提高自主式移动机器人对各种传感器信息的并发处理能力是一个关键技术问题.在机器人自身有限负重能力情况下,通过内嵌操作系统方式,借助操作系统多任务处理机制实现处理并发传感器信息成为一种可行方案.本文以一种轮式移动机器人作为控制平台,研究自主式移动机器人的多任务控制的实现.     

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。     

轮式移动机器人的模糊控制器

为准确反映移动机器人的实际运动情况,鉴于路径跟踪控制中可能出现的三类偏差.设计了两个模糊控制器,用以纠正移动机器人行走路径的偏差.MATLAB仿真结果表明:加入模糊控制器的系统,运动轨迹相对平缓、波动较小、收敛速度快.其动态和稳态输出特性均较好.该模糊控制器能够提高系统的控制精度,取得比较理想的控制效果.     

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     

轮式移动机器人直流伺服控制系统设计

随着移动机器人性能的不断完善,移动机器人的应用范围正在不断扩展,逐步进入到工业、军事、服务、教育等领域。设计满足人们的要求的轮式机器人系统一直是控制领域人们关注的热点。设计一直流伺服系统来实现轮式移动机器人的基本要求,设计首先给出了系统的方案。根据方案和所提供的参数性能指标要求。概述了PWM、编码器、直流伺服电机、机器人运动学和动力学。介绍了移动机器人运动系统,以及本设计中的典型Ⅰ型系统。对系统进行静动态分析,设计了一轮式移动机器人直流伺服系统,整定控制器参数。最后通过仿真给出系统的响应结果,进行分析,结果满足移动机器人的基本要求。     

基于粒子滤波器的移动机器人惯导传感器故障诊断

提出一种粒子滤波器方法用于诊断移动机器人惯性导航系统传感器故障.该方法将基于规则的推理与多粒子滤波器结合,利用规则推理确定机器人运动状态,每一种运动状态用一个粒子滤波器监视.该方法有效地解决了单个粒子滤波器难以表示复杂逻辑的问题,降低了每个粒子滤波器的粒子数,从而提高了诊断效率和精度.对移动机器人在5种平面运动状态下(静止、直线运动、转动等)的8种工作模式(包括1种正常工作模式和7种故障模式)进行监视的仿真结果表明,采用所提出的方法可以有效地识别惯导系统的1个或多个硬故障.     

轮式移动机器人的有限时间自适应轨迹跟踪控制

【目的】针对存在外界扰动和参数不确定性的轮式移动机器人,设计一种有限时间轨迹跟踪控制方案。【方法】首先,将轮式移动机器人动态系统分为二阶和三阶的两个子系统;其次,针对二阶子系统设计了自适应快速终端滑模控制律,保证移动机器人角速度跟踪误差有限时间内收敛到一个任意小的区域内;然后,设计了关于线速度的控制律,来保证三阶子系统的有限时间收敛;最后进行仿真实验验证。【结果】仿真实验结果与理论值相符。【结论】本研究设计的有限时间控制策略保证了移动机器人轨迹跟踪的效果。     

非完整约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪

研究轮式移动机器人运动控制中非完整约束系统的轨迹跟踪性能。从非完整约束定义入手,通过非完整约束系统的判据和特点,推导几类典型的轮式移动机器人的运动学模型。通过一类控制Lyapunov函数来构造系统的控制器。利用Matlab/Simulink建立了非完整约束下的二轮和三轮机器人运动学模型,设计控制器实现机器人对圆形轨迹的跟踪。仿真结果显示:该控制器轨迹跟踪性能为稳态。通过轨迹曲线得到2种机器人的运动特点和相互关系。     

一种简单的轮式移动机器人控制器设计

研究了轮式移动机器人的轨迹跟踪控制问题.针对传统控制器设计较为复杂的问题,通过构造Lyapunov函数,并根据Lyapunov稳定性定理,推导出了具有全局渐近稳定的跟踪控制器.该方法设计简单并具有直观的稳定性分析.仿真结果证明了该控制器能过保证闭环系统所有状态渐近稳定,达到了轮式移动机器人的轨迹跟踪控制目的.