基于离散曲率特征的弧线形状检测方法

物体形状检测是实现机器人自主环境理解的基础.针对机器人作业场景经过色彩分层及多尺度滤波分割后的物体表现为连通域,以及便于分析形状的特点,提出了一种基于离散曲率特征的物体轮廓弧线形状检测方法.该方法将物体轮廓提取、直线和特征点检测作为基础,剔除影响弧线检测的轮廓直线,并根据剩余轮廓各点处的离散曲率滑动变化特性检测弧线特征.对机器人作业场景实物进行实验,弧线形状检测的平均正确率达到90.6%,处理时间为0.75 s,表明该方法能有效地对物体轮廓弧线形状进行检测.     

基于速度场的上肢康复机器人的主动控制策略

针对上肢辅助康复机器人在临床使用中的安全性和平稳性,以及主动康复阶段对患者主动参与康复训练的要求,采用了有别于传统轨迹跟踪的轮廓跟踪策略,并设计了一个主动控制器.轮廓跟踪策略是通过空间中的速度场约束机器人的运动来实现的.速度场可使机器人平滑而稳定地沿着期望的空间曲线运动.主动控制器引入了患者作用力,使机器人的运动速度能够根据患者所施加的作用力进行调整,实现患者主动参与康复训练的目的.仿真结果表明,轮廓跟踪-主动控制策略能够在保证跟踪精度的同时实现人机交互.     

机器人足球决策软件系统研究与实现

在机器人足球比赛中,决策系统根据视觉系统提供的机器人位姿和足球位置信息,进行快速准确的决策,是取得胜利的关键.介绍了一套机器人足球决策软件系统的设计实现方案,采用六步推理模型,基于教组对称和按需首次计算的视觉信息预处理方法;提出基于角色的改进多参考点运动轨迹规划方法.通过实际比赛验证,达到了机器人足球比赛要求,比赛效果较好.     

一种基数可调整的轮廓查询——模糊轮廓

针对轮廓查询的结果随着数据维度的增加而显著增加的问题,在模糊集理论的基础上,提出了模糊轮廓集的概念,量化了不同数据点对轮廓查询的贡献度.以此为基础,通过在模糊轮廓集中取不同的截集达到了准确控制查询结果数量的目的.同时,提出了有效的FSCA算法来求解任意的模糊轮廓,为用户提供δ个数据点,方便了用户的决策.实验分析的结果表明,模糊轮廓查询是一种有意义的基数可调整的新型轮廓查询,FSCA算法是有效的模糊轮廓求解算法,它们共同为用户决策提供了很好的辅助手段.     

一种基于B样条插值的机器人速度规划算法

在传统工业机器人的线体设计中,工艺的完成依赖于示教与再现技术.而传统的逐点示教方法极为繁琐并占用操作人员大量时间.因此,能够找出一条经过所有示教点的曲线并进行高速插补将有效提高机器人加工曲线的轮廓精度和示教效率.本文提出了一种能完全经过示教点的机器人轨迹样条插值方法.在此方法的基础上,利用修正的S型加减速算反向插补预测减速点,能显著提高减速点的预测能力,从而可极大提升机器人复杂轨迹的插补效率.实验证明此算法曲线轮廓精度高,插补速度快,柔性高,能满足机器人复杂曲线插补的要求.     

多臂凿岩机器人的碰撞检测方法研究

针对多臂凿岩机器人在隧道工作中易发生碰撞事故的问题,提出了一种多臂凿岩机器人的碰撞检测算法.该算法通过对机器人各机械臂间、钻臂与隧道间的实时距离进行计算和碰撞判别,实现凿岩机器人的碰撞检测.以空间圆柱体包络盒作为凿岩机器人各机械臂的碰撞检测模型,将凿岩机器人各机械臂间的碰撞检测问题转化为空间圆柱体包络盒距离求解问题,提出了一种空间两圆柱体碰撞判别方法.将钻臂与隧道轮廓的碰撞问题转化为钻臂在隧道壁面的投影矩形与隧道壁面的干涉问题,提出了一种钻臂与隧道轮廓的碰撞判别方法.最后在MATLAB软件和实际多臂凿岩机器人上进行实验,实验结果表明:该算法能实时检测凿岩机器人各机械臂间、钻臂和隧道间的碰撞情况,在钻臂进入非安全范围时及时给出碰撞信号,使系统及时预警从而避免碰撞干涉事故的发生.     

应用于锅炉检测机器人的一种新型复合车轮

为了使检测机器人能够在具有螺旋型鳍片的锅炉热交换器承压管道表面上行走,设计了一种新型的复合车轮.该复合车轮由2个链轮和多个鼓形小轮复合组成,能实现平行于管道方向和垂直于管道方向的移动.同时,对鼓形小轮的共轭轮廓曲线及其圆弧轮廓曲线进行了讨论,并对圆弧轮廓曲线的误差进行了分析.结果表明,采用圆弧轮廓的鼓形小轮可以满足检测要求.     

基于神经网络和模糊推理的移动机器人行为决策与控制

以足球机器人系统为实验平台 ,针对移动机器人智能决策中的实际问题 ,提出了一种基于径向基函数神经网络的机器人行为决策方法 ,通过神经元学习和训练以及自身的泛化能力 ,可以很好地利用多源信息进行机器人行为决策 ,以提高行为决策的有效性 .同时为了保证行为决策的实施效果 ,将模糊推理技术与传统的PID控制相结合 ,既保证了移动机器人系统运动控制的准确性和稳定性 ,又缩短了动态调整时间 ,取得了较好的控制效果 .     

足球机器人决策子系统的分析与设计

分析了足球机器人决策子系统的发展现状 ,提出了一种六步推理模型的改进模型和球场的智能分区概念 ,并实现了这个决策子系统 .将这个模型应用于足球机器人实际比赛中 ,实验证明该子系统是可行的、有效的 .     

基于二进制粒子群的救援仿真机器人决策

救援仿真机器人系统中的智能体决策过程是在复杂的多任务环境下寻找一组最优的任务率先执行.本文将二进制粒子群优化算法用于救援仿真机器人的决策过程中.通过对救援仿真机器人的任务进行评价,并且使用带惯性的粒子迭代方式产生最优执行方案.经过RoboCup-Rescue仿真系统测试,救援效果得到了提升.     

Adaptive hybrid force/position control for an industrial robot: theory and experiments

This paper proposes a feasible force/position control method for industrial robots utilized for such tasks as grinding, polishing, deburring, and so on. Specifically, an adaptive force/position control strategy is designed in this paper which regulates the contact force between a robot and a workpiece to reach any given set-point exponentially fast, and enables the robot to follow a chosen trajectory simultaneously without requiring prior knowledge of the system parameters. The stability of the closed-loop system is analyzed by Lyapunov techniques. To test the validity of the force/position control method, some simulation results are first collected for the closed-loop system. Furthermore, some experiments are implemented on a 5DOF (degree of freedom) industrial robot for the constructed adaptive force controller. Both simulation and experiment results demonstrate the superior performance of the designed adaptive force/position control strategy.     

基于Voronoi图的机器人复杂装配新策略

提出了一种基于Voronoi图技术的机器人复杂装配的新策略；在机器人装配研究中引入形象思维方式，即集成Voronoi图技术；装配知识的表示采用Voronoi图方式，通过Voronoi分析对机器人复杂装配过程进行有效规划，从而形成机器人关于装配过程的所有过程；机器人于通过力觉和力控制来感知装配件之间的精确物理关系，并调整装配件的位姿，实施基于Voronoi图知识的机器人装配，实验证明，该方法是有效的。     

一种柔索驱动手指康复机器人设计与动力学分析

本文基于脑卒中患者后续康复训练需求,设计了一种柔索驱动的手指康复训练机器人,通过UG和ADAMS建立机器人三维模型,模拟对患者进行康复训练过程配置仿真环境,并进行动力学仿真,分析仿真过程中手指三个关节与机器人系统的驱动柔索、滑块受力和力矩数据,表明康复机器人设计符合手指的康复要求,能够帮助患者进行康复训练,仿真结果显示正常工作时柔索受力为55N,计算输出扭矩最大值为0.22Nm,依次结果对驱动装置进行选型,为后续实验开展奠定基础     

一种基于超声波传感器探测的接触力控制方法

针对机器人未知的工作环境,提出了一种基于超声波传感器的探测方法,建立了探测系统的结构模型,阐述了超声波探测系统的工作原理.对于机器人与环境表面的接触性工作存在不确定、多变和非结构等特点,将仿人智能控制方法应用于接触力的控制中.该方法以超声波传感器探测所获得的环境信息,作为系统上层控制策略的依据,根据控制误差的大小与方向变化选择相应的控制策略.实验结果表明,该方法较传统的PID控制方法可大大提高控制精度.     

一种用小型计算机实现的机器人视觉系统

本文介绍了一种机器人视觉系统.它以析象管摄象机构成图象轮廓传感器,用PDP-11/23小型计算机对图象信息进行处理,以实现图象轮廓的识别. 用于图象分析和分类的重要信息,主要包含在图象轮廓中.析象管摄象机适于实现随机控制的光学信号的扫描.由计算机控制的扫描发生器形成一种径向放射状的“星形扫描”,它用来探测轮廓,并实现基于卡尔曼-布什-滤波器的自动轮廓跟随.这样可大大压缩计算机处理的数据量,并可形成基于“结点—位置关系—结点”基元的句法图形结构,实现联想的句法模式识别.文中叙述了系统的硬件结构.工作原理及计算机应用软件的概况.     

基于线激光扫描的鞋底点胶路径规划方法

以三维视觉检测速度快、机器人喷胶效率高和通用性强等特点,提出了一种基于线激光扫描的鞋底点胶路径规划方法。首先,利用线激光扫描鞋底工件,通过全局高度阀值来分离出鞋底信息。其次,采用法向量的偏置算法提取鞋底的边缘轮廓,且对轮廓曲线进行最小二乘法多项式的平滑处理。最后,运用手眼标定变换矩阵将获取的轨迹坐标转换为点胶机器人的运动坐标,以自动生成点胶机器人运动轨迹线。实验表明,采用的点胶机器人运动轨迹规划方法实现了鞋底点胶自动化,具有一定的工业应用价值。     

基于人工物理法的多智能体协同控制

 对多智能体的协同控制和队形重构技术进行研究,采用人工物理法完成多智能体的队形建立与队形保持。人工物理法是一种分布式的控制方法,对传感器信息和通信的依赖程度较低,并可以很好地移植到大规模系统中。人工物理法通过设定虚拟的物理力,完成机器人速度和方向信息的解算,并用这些信息进行实时控制。同时为保证在障碍物区域内的智能体避障,采用沿墙跟踪策略,设计双输入、单输出的模糊控制器实现智能体的避障。为克服多模态运动的转换瞬态,利用四点平滑抑制模态转换瞬态。通过传感器探测外界环境,获得相关环境信息并确定障碍物的位置,由此依据判决条件完成多智能体控制的模态转换,进行队形重构。通过复杂环境中的数学仿真及多智能体协同控制的实验验证,表明该系统具有良好的鲁棒性和适应性。     

四足机器人步态参数优化及探索性行走策略

为实现四足机器人在复杂的地形环境、有限的能量供应和不可预知的干扰下运动稳定，提高四足机器人穿越复杂地形的能力，采用了粒子群优化算法对经典步行步态参数进行优化，提出了一种易于实现、能适应不同地形的探索性步态. 所提出的探索步态不需要立体视觉或激光雷达所感测到的任何地形信息，机器人通过IMU传感器和足端力传感器接触地面来感知地形. 针对提出的优化方法和步态策略进行了仿真和实验，验证了所提出的探索性步态在穿越不平坦地形时的运动能力.      

基于虚拟模型的四足机器人控制策略

为提高四足机器人在对角小跑(Trot)步态下的行走稳定性,并减小控制策略的复杂程度,提出了一种基于虚拟模型的四足机器人控制策略;将四足机器人控制策略分为支撑相及机身运动控制、摆动腿相运动控制及足端轨迹规划三部分;在Trot步态下行走时支撑相中存在的前后对角支撑足,在分析四足机器人支撑足受力情况后,并添加相关的约束条件,实现了四足机器人足端力及力矩可控;并通过在四足机器人机身的质心位置添加相应的虚拟弹簧阻尼组件,实现了四足机器人姿态和高度控制;通过在摆动腿足端实际位置与环境之间添加虚拟的弹簧阻尼组件并结合足端轨迹规划实现了四足机器人柔顺行走以及足端轨迹跟踪精确性;通过Matlab和CoppeliaSim建立联合对比仿真验证了控制策略的有效性和优越性。