智能控制及移动机器人研究进展

在探讨自动控制面临的机遇和挑战的基础上, 简介智能控制的产生背景和发展过程, 认为发展自动控制的一条重要出路就是实现控制系统的智能化;结合正在进行的未知环境下移动机器人导航控制研究课题, 讨论了智能移动机器人研究的某些进展, 涉及移动机器人控制系统的结构、环境建模、路径规划及故障诊断等;概述智能控制的研究领域, 包括智能机器人规划与控制、生产过程的智能监控、自动加工系统的智能控制、智能故障检测与诊断、飞行器的智能控制和医疗过程智能控制等, 并提出智能控制有待进一步研究的若干问题. 该研究有助于了解智能控制及智能机器人的研究和应用.     

基于CPG的四足机器人抗侧向冲击的动态稳定性研究

为解决四足机器人受到侧向冲击时的稳定性控制,提出了基于CPG和侧向踏步反射的控制方案:以Hopf振荡器构成的CPG网络为基础,通过为侧偏关节构造具有触发使能性质的振荡器,为四足机器人引入侧向踏步反射机制. 利用ZMP理论,引入倒立摆模型,从动力学角度预测四足机器人侧向踏步所需的步长与次数. 通过该反射,四足机器人在承受侧向冲击时产生的侧向加速度能够在较短时间内恢复正常,此后终止反射,配合正常直线行走控制方案,四足机器人就能够圆满实现在行走状态下受到侧向冲击后的稳定性控制,其抵御侧向冲击的能力显著提高. 利用Matlab与Adams联合仿真,该方案的可行性和有效性得到了可靠验证.      

不悔步方式在微型足球机器人系统中的应用

研究了不悔步方式搜索策略在微型机器人足球系统中的应用．微型足球机器人通过积极地辨识当前所处的状态和实时地利用当前的有效信息，采用神经网络对机器人的一般特性和有限的记忆进行不悔步方式搜索策略的执行。     

标定方程AX=ZB的两种新解法

提出了同时确定手眼关系以及机器人坐标系到世界坐标系关系的两种算法。和现有算法相比,给出的算法分别基于对偶四元数和矩阵直积理论,均可一次计算出标定方程的旋转部分和平移部分,不存在误差的传递问题。仿真结果表明了算法的有效性,这些结论对于类似问题的求解具有一定的参考价值。     

飞行巡线机器人悬停控制系统仿真与设计

针对通讯线路和电力传输线快速发展的趋势,提出使用旋翼直升机作为飞行式巡线机器人的设想。在刚体、非完整假设和飞行原理基础上,建立了巡线机器人以翻滚、俯仰和偏航角为广义坐标的动力学方程。采用线性化方法得到以三个姿态量为输出,以俯仰、翻滚通道输入量、旋翼升力和尾桨配平力为控制输入的悬停状态空间和控制方程。同时,使用极点配置法得到所需的控制输入,并设计了以TMS320F2812DSP为主控芯片的控制系统。Matlab仿真和实验证实了本方法的可行性和易实现性。     

NGR01型多关节机器人智能遥控器的研制

针对NGR01型5自由度多关节机器人三层电气控制系统的体系结构,基于单片微处理器研制出智能型遥控器,通过红外无线和RS-485串行有线两种通信方式嵌入第二层控制系统中,对机器人各个关节实行在线控制,同时在第一层计算机上进行虚拟重构,在遥控器的液晶显示器上动态实时显示机器人的运行状态．该遥控器可以用于机器人制造调试、示教再现和异地操作等工作场合,实际使用效果较好．     

机器人机械仿真新方法

介绍了机器人机械仿真中应用的一种新方法,该方法基于脉冲技术,可以解决刚性连杆系统中运动同一性的问题.如果参数选择合理,使用该方法可以获得高的精度及较好的能量维持,使仿真计算时间大大缩短.同时,该方法稳定性好,不会导致机械仿真模型的分离,特别适用于虚拟系统及复杂的机电系统.     

足球机器人运动分析与机构设计

通过对足球机器人进行运动学分析,建立了其运动学与动力学模型;针对其不能快速制动的问题,从受力角度出发实现了其优化设计,并对其中的挡球机构进行了创新设计,同时对高速时的跳动问题进行了分析,为设计高性能足球机器人提供了理论依据.     

一种在驱动轮打滑情况下爬壁机器人动力学建模方法

分析了轮式爬壁机器人(WWCR)在壁面作业容易发生打滑的原因,在建立其理想纯滚动假设条件下的动力学模型基础上,基于车辆动力学理论,引入单个驱动轮的动力学方程,提出了一种在驱动轮打滑情况下WWCR的动力学建模方法.仿真算例表明,吸盘吸附力和壁面附着系数对WWCR运动轨迹影响非常大;在复杂的壁面环境下,可通过对吸盘吸附力和驱动轮力矩的协调控制,合理调节轮子的打滑程度,获得尽可能大的附着系数,并弥补打滑造成的运动轨迹偏移,从而获得良好的壁面运动性能.该建模方法为WWCR在打滑情况下的运动控制和路径规划提供了理论研究基础.     

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.