基于自适应动态规划算法的小车自主导航控制策略设计

小车自主导航系统是路径规划领域研究的难点问题。本文利用自适应动态规划算法对小车自主寻路、避障的控制策略进行了设计。介绍了仿真过程中小车检测环境状态量的方法,提出了小车通过连续型奖励/惩罚信号自主学习寻路、避障的控制策略,并结合虚拟现实技术创建了不同路径和不同障碍物状态的仿真环境。通过不同路径状态的仿真实验,验证了自适应动态规划算法在解决小车自主导航避障控制策略问题上的可靠性和稳定性。     

基于图像识别的自主寻迹智能小车设计

针对小车自主寻迹行驶的要求,提出了一种基于ARM平台的摄像头循迹小车系统。小车系统以ST公司生产的STM32F103ZET6为微控制器,通过安装在小车前的OV7725摄像头采集道路信息。然后对路径图像信息进行除噪、黑线提取和路径识别后获得路径信息。再根据不同的路径信息控制电机,进而调整小车速度和方向,最终实现小车沿设定路径行驶。摄像头采集的图像和小车速度能够实时显示在LCD和数码管上。实验证明,小车实现了自主循迹功能,具有良好的鲁棒性和实时性。     

智能小车循迹与避障的仿真与实现

基于MATLAB/Simulink仿真工具建立了智能小车的整体仿真模型,选用纯跟踪控制算法对智能小车模型的输入速度及转向角进行PID控制,利用MATLAB的矩阵数据构建了含有障碍物、可行区域、起始点和目标终点的costmap地图,并采用A*算法对地图的起始点至目标终点路径进行了构建和优化,得到了一条无障碍路径．通过对搭建好的智能小车模块在规划好路径的地图中进行循迹与避障仿真,并观察其仿真运行路径与规划路径的重合度,得到智能小车的实时位置与姿态．仿真控制算法在实物智能小车实际测试结果表明,仿真构建的智能小车运动模型、PID的参数调节、智能小车的控制算法以及规划出的路径可以在实验中按照设定要求运行,验证了控制算法的有效性．     

自主寻迹智能小车的激光路径跟随系统设计

文章针对光电式智能小车的路径信息采集与跟随问题,通过理论分析与计算,提出了一种基于自主寻迹智能小车的激光路径跟随系统设计方案。该方案将激光传感器安装在高性能舵机上,用控制舵机转角的方式使激光传感器时刻跟随路径,从而控制智能小车的转向机构、电机驱动机构等部件,提高了智能小车寻迹行驶的速度,降低了智能小车冲出跑道的概率。     

智能小车路径识别及速度控制系统的实现

本文介绍了智能小车路径识别及速度控制系统具体实现方法。在该系统中,由CMOS摄像头实现路径识别,直流电机作为驱动,舵机控制方向,旋转编码器检测速度,利用非线性PID算法实现小车的路径跟踪、速度的闭环控制,使小车能按照给定的引导线平稳、快速地行驶。实验证明：系统能很好地满足智能车对路径识别性能和抗干扰能力的要求,舵机调节响应时间快,稳态误差小,具有较好的动态性能和良好的鲁棒性。     

智能小车避障算法和速度调节算法研究

主要对智能小车的避障算法及速度调节算法进行了研究。首次提出一种无障碍权值算法解决小车的避障问题。无障碍权值算法通过对小车左右前方连续195°扇形区域的障碍距离进行采集,经过数据处理,找出障碍间的较宽可行路径,有效解决了小车避障过程中可行路径遗漏问题。该算法能使智能小车避障具有更准确的方向、更优化的路径。由于在避障时需要进行速度调节,研究了速度调节算法。通过障碍距离的检测对PWM进行比例调节,来控制小车速度,实现小车的快速变速。经过实验验证,小车速度调节也能很好地满足快速性要求。     

麦卡姆轮式智能小车典型运动分析

文章分析了三轮Δ排列时,麦卡姆轮式智能小车分别作直线运动、旋转运动、曲线运动及双路径运动时各个驱动轮速度变化规律,验证了麦卡姆轮式智能小车平面行走的灵活性;比较了小车结构参数对曲线运动、双路径运动的影响,得到了三轮麦卡姆轮式智能小车运动的规律,为运动控制和小车的整体结构设计提供理论基础.     

向量场中微型足球机器人路径规划优化分析

规划出一条理想的路径并为机器人确定一个合理的速度值是微型足球机器人策略算法研究中的两个关键问题.文中应用向量场法对无碰路径规划及速度优化问题进行了分析.建立了轮式足球机器人小车的运动学模型,并深入研究了小车的运动性能问题.根据所得运动学迭代方程及向量场的特点,提出了一种速度优化设定方法.此方法采用低速控制方式,可大大降低小车的能耗,并使小车更易控制.仿真计算与实验结果表明此方法简单、有效,实时性很强.     

基于“双8”型无碳小车凸轮的快速仿真设计

凸轮机构广泛用于轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、内燃机等各种自动机械中,但现有的凸轮机构设计方法只能设计某种或某几种凸轮机构,效率不高,适应性不强,通用性差。为了实现凸轮的公式化与最优化设计,基于"双8"型无碳小车的各项数据,设计了一种路径,可通过MATLAB与Solid Works的结合直接生成一种适应该赛道的小车凸轮,解决无碳小车路径难以确定、复杂路径不能行使的问题。     

电磁导航智能寻迹小车方向控制算法的分析与应用

针对电磁式智能小车系统路径信息处理复杂的问题,提出了一种基于延伸有效增减区间的优化PID算法。首先,对磁场信号检测原理作了介绍,提出了一种新的传感器布置方案;其次,提出使用归一化处理来解决数据不对称的问题,通过MATLAB仿真的方法分析了前瞻高度与位置解算函数线性度的关系,并提供了扩展单调区间宽度的方法;最后,对传统PID算法的各个环节分别进行了改进,提出舍弃积分控制环节来克服转向的时滞性,使用位置偏差的二次幂作为比例系数来保证转向角度与弯道的吻合度,在微分控制环节当中引入非线性环节来达到优化路径的目的。在保证小车寻迹精度的前提下,改进后的算法相对于传统PID算法使小车的车速提高了约20%。实验表明,该算法能够实现小车识别复杂路径、自主寻迹的功能。     

基于遗传算法的汽车式移动机器人路径规划方法

对文题进行了数学描述，提出了一种基于遗传算法的汽车式移动机器人最短距离路径规划新方法，探索了解决非完整系统路径规划问题的新途径．利用经改装的遥控汽车模型进行了路径规划实验，取得了令人满意的实验结果     

改进型的足球机器人小车系统的研究

在FIRA MiroSot机器人足球比赛中,机器人小车是足球比赛场上运动的智能体,小车性能的好坏直接影响到比赛的胜负。通过分析当前各支足球机器人队伍的小车控制器．提出了采用TMS320F240 DSP和MEGA8双CPU的足球机器人小车控制器。实验结果表明：改进后的机器人小车具有更高的控制精度和稳定性。     

智能卸煤机器人关键技术

传统机械卸煤方式易损坏敞车车体,敞车破损严重危害煤炭运输安全,破损敞车维修费用高昂,对比传统卸煤方法优缺点,提出使用卸煤机器人方式进行敞车卸煤。作为一个新兴的研究领域,卸煤机器人在国内外的研究尚处于起步阶段,并没有成熟的技术体系可以借鉴,因此对现有的研究进行系统的分析和总结。提出智能卸煤机器人概念,根据卸煤机器人智能化的需求提出了卸煤机器人所需突破的关键技术问题。详细探讨智能卸煤机器人自动化作业框架,对框架进行模块化处理,分成不同的子系统,对不同子系统进行了定义与阐述分析,强调了自动化作业系统的功能主要依托于关键技术。研究结果表明：今后国内中小型露天场站敞车卸煤将朝着自动化、智能化的方向发展,智能卸煤机器人为国内中小型露天场站智能化、自动化卸煤提供了一个新的思路。     

面向汽车覆盖件模具快速开发的金属喷涂机器人研究

提出了一种新型的机器人手腕机构和基于STL(Stereolithography)模型分层数据的运动控制技术,在此基础上,研制了基于金属电弧喷涂和电刷镀技术的快速制模工业机器人.该机器人为5自由度直角坐标型结构,手腕采用了通过特别设计的一个连杆机构,当利用该手腕机构调节电弧喷枪的姿态时,喷枪工作点的空间位置会保持不变,因此解决了在传统机器人中姿态调节机构与位置机构存在的非线性运动耦合的问题.机器人以模具STL模型的分层数据作为控制系统的输入,无需人工编程即可自动完成金属电弧喷涂和电刷镀模具制造工艺.在汽车新车型开发和样车试制中,应用该机器人制作覆盖件模具,可以显著降低开发成本,缩短试制周期.     

面向车路耦合的6x6轮式机器人动力学分析

为了准确的描述采用6个轮边电机独立驱动的双减震轮式机器人的响应特性以及轮胎的动载荷,通过构造适合不同等级路面的6x6轮整车13自由度垂向动力学模型进行仿真。该模型包含了双边六个车轮垂向位移,车身质心垂向位移,车身四角垂向位移,车身俯仰运动以及车身侧倾运动,并且将左右轮在行驶过程中的相干性以及行驶过程中左右轮地面信号输入的不同的情况考虑在内;同时利用三角级数法构造并验证了仿真所需的各级路面时域信号,可以模拟在任何等级路面下的运动情况;建立了利用MATLAB/Simulink平台求解该动力学模型,获得响应特性及轮胎动载荷的研究方法。结果表明,在F级路面下的整车13自由度垂向动力学模型的可行性以及准确性。可见,该动力学模型可为以后6x6双减震轮式机器人相关参数(例如悬架优化,有限元分析,轻量化设计)的优化提供参考。     

一种新型全方位轮式移动机器人的模型研究

在麦克纳姆轮等全方位轮的基础上,提出了一种新式全方位轮结构,然后用这种全方位轮构造出一种新型轮式移动机器人的走行机构。对这种新型全方位轮式移动机器人的运动学、动力学模型进行推导,并在此基础上给出这种轮式移动机器人的运动控制方法。最后给出了全方位轮式移动机器人的圆弧轨迹跟踪的仿真结果。     

基于有限状态机理论的多节机器人运动步态分析

基于蚯蚓生物体运动原理研制了一种新型多节蠕动微小型机器人．机器人由5节铰链式结构组成，其外形直径约6．8mm，长度约110mm．介绍了该类机器人的机体构造和运动原理．在详细阐述有限状态机理论方法的基础上．建立了机器人的运动步态分析数学模型．并进行了单个行进波模式和任意行进波模式下改变机器人运动方向的机器人运动步态仿真分析．结果表明，该方法可用于分析该类机器人运动步态的可行性和所建立模型的正确性．从而为研究该类多节机器人系统的运动步态问题提供了理论依据．     

细长火箭内壁打磨机器人无冗余干涉规避与优化

针对应用于自由操作空间的机器人冗余度碰撞规避方法,无法解决细长型固体火箭发动机壳体内壁打磨机器人各关节间、关节与内壁间的干涉规避,提出了一种在受限操作空间中机器人无冗余自由度的干涉规避方法.在不增加机器人自由度的前提下,通过数学模型判别在壳体内壁打磨轨迹上各关节间、关节与壳体内壁间是否发生干涉,动态地对末端执行器的打磨接触面进行调整、改变各关节位置与姿态,以实现干涉规避;并且以关节速度变化的平稳性为性能指标、干涉规避为约束条件,进行运动学优化与仿真试验.仿真结果表明,打磨机器人满足打磨轨迹、无干涉碰撞,且各关节的速度变化平稳均匀.     

救援机器人无线局域网控制系统研究

以一种履带式移动机器人作为控制平台,介绍了通过无线局域网对救援机器人进行远程控制的客户端—服务器端系统。构建了基于TCP/IP的机器人远程通讯协议,并采用了一种先进的视频传输技术实现了图像的实时传输,从而实现了救援机器人的无线控制和实时监控。     

机器人程序设计中的状态转换方法

为了解决不同应用中机器人的控制程序设计问题,提出了基于状态转换的机器人程序设计方法.通过对有限状态机理论的回顾和引申,对应于机器人的动作变化,给出了基于状态转换方法的半自动X射线晶体角分类机的分类机械手、简易智能车机器人和协调工作的多机械手的状态转换设计实例;结果表明了该方法的可行性和有效性.这种方法可以使机器人的程序设计思路变得简单明了,减轻了设计者的工作强度,易于机器人控制程序的编制.