基于Backstepping方法的车式移动机器人轨迹追踪控制

针对四轮车式移动机器人的运动学模型,首先利用一个正则坐标变换,将误差系统转换为一个非线性串联系统的形式;然后利用Backstepping方法,在两轮移动机器人追踪控制律设计过程的基础上,构造了四轮移动机器人追踪系统的Lyapunov函数,并通过使该Lyapunov函数负定,计算得到了针对四轮移动机器人轨迹追踪控制器,并证明了该类型移动机器人在所得控制器作用下,能实现对给定目标的全局渐近追踪;最后利用提出的控制器,通过四轮移动机器人对直线和圆周2种轨迹追踪的仿真实验,验证了该控制器在四轮车式移动机器人轨迹追踪控制中的有效性.     

基于激光雷达的移动机器人环境建模与避障

为了提高自主移动机器人运行的安全性和可靠性 ,提出了一种基于激光雷达的距离信息进行环境建模和避障的方法。首先简要描述了激光雷达的工作原理 ,比较了几类常用的激光雷达 ,并介绍了激光测量系统 ( laser measure-ment system,LMS)。然后给出了一种用于移动机器人环境建模和避障的算法 -时变势场法 ,在此基础上提出了改进算法 -多分辨率势场法 ,实验表明其性能优于原算法。最后讨论激光雷达在实际应用中的一些问题。目前 ,该方法已成功地应用于清华室外移动机器人 THMR- V     

基于免疫遗传算法的移动机器人轨迹跟踪

为实现移动机器人轨迹的准确跟踪,提出一种基于免疫遗传算法的移动机器人控制器参数整定方法.首先建立移动机器人的结构模型、运动学模型、电机控制系统模型,然后针对所建立的模型,采用一种改进的免疫遗传算法对电机控制系统模型参数进行了整定.该算法在选择下一代的过程中,既考虑了抗原的适应度函数,强调抗体的个人竞争,保证了算法的收敛速度,又引入了抗体浓度概念来体现抗体间的相互交流,从而强化了算法的全局搜索能力,弥补了传统遗传算法搜索能力不足的缺陷.文中最后利用移动机器人的实验平台,进行了带负载下驱动电机的阶跃信号响应和移动机器人运动轨迹的跟踪实验,电机的阶跃信号响应良好,移动机器人也能较好地复现所规划的轨迹.仿真与实验结果表明,所提出的基于免疫遗传算法的机器人轨迹跟踪控制算法有较高的可行性与优越性.     

行星轮式搅拌器的实验与数值模拟

在实验和数值模拟的基础上重点研究一种新型搅拌器——行星轮式搅拌嚣,对搅拌器的搅拌功率、搅拌效率进行实验和分析,并与传统的推进式、锚式搅拌器进行比较.实验表明,其搅拌功率准数小于推进式、锚式等传统搅拌器,搅拌效率优于推进式、锚式搅拌器.搅拌过程中,行星轮发生公转和自转,同时产生较好的径向流和轴向流,形成高湍动的充分混和区...     

移动焊接机器人坡口自寻迹的切入角算法

为正确建立位姿调整轨迹规划的坐标系,研究了移动机器人在自寻迹过程中的关键问题--切入角的计算.结合工程应用实际,基于激光视觉传感器并根据不同的焊接坡口形式提出了3种切入角算法,同时分析了每种算法的利弊和适用场合,并重点讨论了激光视觉传感器扫描坡口方式的切入角算法.该算法不严格依赖坡口加工精度,也不需要知道确切的坡口形式,提高了算法的实用性和可靠性.试验结果表明,所提出的3种切入角算法是切实有效的,能够满足实际焊接工程需要.     

基于Petri网的多机器人协作任务分配与导航研究

研究了基于Petri网理论的多移动机器人任务分配和导航策略问题.针对有限空间环境下的物科收集协作任务,提出了一种机器人路径选择方法,并建立了基本路口单元和工作空间的Petri网模型.通过任务分配模型实时规划物科仓库内的机器人,并对具有拐角特征的多机器人路径冲突给出了消解方法,建立了机器人冲突协调模型.通过分析任务冲突协调模型,避免了多机器人运动路径冲突.最后仿真实验验证了提出的多机器人任务规划方法的有效性.     

自主导航避障移动机器人仿真软件设计

设计了一款可实现移动机器人自主导航避障的仿真软件,该软件包括机器人运行环境仿真与机器人运动控制仿真2部分.其中运行环境仿真部分提供了机器人的障碍环境即运行地图,机器人运动控制仿真部分分别模拟了机器人雷达、导航避障算法及机器人运动.首先讨论了软件框架,实现了机器人“传感-思考-执行”的运行机制;然后详细介绍了机器人雷达仿...     

基于神经网络的3自由度移动机器人跟踪方法研究

针对具有2个可操舵驱动轮的3自由度移动机器人的轨迹跟踪问题，利用神经网络的任意非线性逼近能力辨识出3自由度移动机器人的逆运动学模型，使系统的3个独立输入控制线性化，将一般非线性系统转化为仿射非线性系统。根据反馈控制理论，设计了跟踪控制器，使系统具有良好的全局稳定性，实现了移动机器人的位置和方位的独立跟踪。最后，通过仿真验证了算法的可行性和有效性。     

基于模糊滚动RRT算法的移动机器人路径规划

研究了环境未知情况下的移动机器人路径规划问题,将快速扩展随机树(RRT)算法与基于滚动窗口的路径规划相结合,提出一种新的移动机器人路径规划算法,克服了RRT算法通常只能在已知环境中进行移动机器人路径规划的限制。规划时只考虑窗口环境地图,提高了RRT算法规划效率,保证了算法的实时性。针对RRT算法路径规划缺乏确定性的问题,结合人类经验及模糊控制理论,以概率来随机取点,并引入启发式估价函数,使随机树易于朝目标点方向生长。同时运用回归分析生成新节点,增强了算法搜索未知空间的能力,避免了可能产生的局部极小。最后仿真实验验证了该算法的有效性。     

基于分段模糊Lyapunov函数的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

研究了具有控制输入约束和外部干扰的轮式移动机器人的轨迹跟踪问题.在轨迹跟踪位姿误差的T-S模型和并行分布补偿框架下,利用分段模糊Lyapunov理论给出了满足控制输入约束的H∞控制器设计方法,并证明了闭环系统的稳定性.仿真结果验证了所提方法的有效性.