轮-腿-履带复合移动机器人的研究

中国科学院沈阳自动化研究所自行研制的灵豹复合移动机器人,采用轮-腿-履带复合移动机构,构建了嵌入式控制系统,设计了模糊控制器控制机器人行走,实现了机械臂的自主联动控制。机器人运动控制更加简便,系统具备良好的适应性和运动稳定性。

可变形机器人协同越障方法及控制策略研究

在复杂环境中工作的机器人对越障能力的要求越来越高。为了充分发挥可变形机器人AMOEBA-Ⅰ的越障能力,增强机器人在非结构环境中的适应性,提出了可变形机器人的协同越障方法。建立了数学模型,对机器人越障高度与其重心位置的关系进行了理论分析。从理论上比较了常规越障方法与协同越障方法所能翻越障碍的最大高度。同时提出了自主越障过程的控制策略,采用了根据情感状态的变化对机器人控制策略进行微调,并建立了相应地情感模型。实验验证了协同越障方法及自主越障控制策略的有效性。

基于障碍预估与概率方向权值的移动机器人动态路径规划

主要研究了移动机器人在未知动态环境中的路径规划问题.提出一种将障碍预估与概率方向权值相结合的动态路径规划新方法.该方法将卡尔曼滤波引入到规划算法中,使得对障碍物运动状态的实时有效预估成为可能.同时,为实现移动机器人的实时路径规划,提出一种新的概率方向权值方法,基于周期规划将障碍物与目标信息进行融合,能够有效处理室内环境下对于障碍物的速度和运动轨迹均未知的动态路径规划问题.仿真结果以及基于SmartROB2移动机器人平台所进行的实验结果验证了该方法的有效性和实用性.

移动机器人遥操作中力反馈技术的研究

在已有的遥操作系统中增加力反馈,通过计算移动机器人与周围障碍物之间的虚拟交互力,并将其映射到操纵杆上变成操作者可以感知的力,这样操作者能感觉到机器人与环境之间的作用力,从而有效地完成操作任务.实验结果表明该方法能够有效控制机器人行走,显示了在非结构性环境下临场感在增强人机交互能力方面的优越性.

移动机器人运动目标跟踪系统设计

利用SONYEV-D31摄像机和自主研发的摄像机控制模块,构建了一套主动视觉子系统,并将该子系统应用于RIRA-II型移动机器人上,实现了移动机器人运动目标自动跟踪功能。RIRA-II移动机器人采用了由一组分布式行为模块和集中命令仲裁器组成的基于行为的分布式控制体系结构。各行为模块基于领域知识通过反应方式产生投票,由仲裁器产生动作指令,机器人完成相应的动作。在设置了障碍、窄通道以及模拟墙体的复杂环境下进行运动目标跟踪实验,实验表明运动目标跟踪系统运行可靠,具有较高的鲁棒性。

便携式移动机器人姿态解算方法

本文根据便携式移动机器人的特点,采用四元数法解算机器人导航系统的姿态,避免了在机器人运动角度较大时出现奇异点的问题。文中应用改进的四阶龙格-库塔算法解算四元数微分方程,经仿真实验,精度完全能够达到要求。给出了合理的变换公式,在机器人运动范围内,满足了四元数与欧拉角之间转换的一一对应。

输电线路巡检机器人越障控制研究

介绍了超高压输电线路巡检机器人越障控制方法。根据巡检作业任务的要求,采用遥控与局部自主控制相结合的方法,实现了巡检机器人沿线行走及跨越障碍的功能。采用基于单目摄像头定位和视觉伺服的方法,实现了巡检机器人的自主越障控制。实验结果表明,该机器人可沿线行走并自主跨越障碍,从而验证了控制系统设计的有效性与合理性。

加速度空间中基于线性规划的移动机器人路径规划方法

针对动态不确定环境下移动机器人的路径规划问题,提出了加速度空间中一种基于线性规划(Linear programming,LP)的方法.在机器人的加速度空间中利用相对信息,把机器人路径规划这一非线性问题,描述成满足一组线性约束同时使目标函数极小的线性规划问题,嵌入基于线性规划方法的规划器,得到一条满足性能要求的最优路径.仿真试验验证了算法的实用性及有效性,与势场引导进化计算的方法(Artificial potential guided evolution algorithm,APEA)相比更优化,更实时.

基于主动建模的自主移动机器人自适应容错控制

针对非线性自主移动机器人可能发生的驱动器故障,提出了一种新的自适应容错控制方法,即基于主动建模的逆动力学控制(IDC)方法.无色卡尔曼滤波(UKF)非线性估计方法用于对系统进行主动建模--状态和故障参数的在线联合估计,含有可调参数的逆动力学控制器用于根据UKF的估计结果进行控制策略的重构.仿真实验证明,具有主动建模的控制器能够有效地补偿系统的驱动器故障,使故障后的系统仍具有令人满意的性能。

移动机器人分布式超声探测系统设计

设计制作了一种基于多处理器的移动机器人分布式超声环境探测系统.该系统由上位工作模式控制模块和下位智能超声传感器阵列组成.下位智能超声传感器选用收发一体式超声传感器,每个传感器均由独立的微处理器控制,完成实时数据处理、抗干扰处理、故障报警以及并行数据通信等功能.上位工作模式控制模块可以根据不同的控制策略,使下位传感器阵列采用“阈值比较法”和“改进型递推均值滤波”算法及EERUF方法并行循环工作模式,实现不同方向传感器分组并行工作,提高了探测的实时性和准确性,以及对移动机器人控制的鲁棒性.仿真和实验的结果都验证了该系统的可靠性和有效性.

基于运动描述语言的轮式移动机器人控制

介绍了一种基于运动描述语言的轮式移动机器人控制方法.运动描述语言不仅可以有效地描述机器人系统中离散和连续动力学过程的相互作用,而且可以定量地描述操纵机器人的复杂性.利用该方法对具有非完整约束的轮式移动机器人的位姿镇定问题进行了研究,仿真结果验证了该方法的有效性.

一种新的移动机器人全局路径规划算法

提出了一种新的移动机器人全局路径规划算法.该算法不需要对环境中的障碍物特征做任何假设,也不需要建立障碍物的连通图模型,有效地克服了传统路径规划算法因为搜索而带来的计算复杂性问题,提高了算法的适应性和实时性.仿真结果证明了算法的有效性.

基于多微处理器的智能超声探测系统

设计了一种基于多微处理器的智能超声探测系统。该系统采用由上位工作模式控制单元和下位智能超声传感器阵列组成的分布式结构。每个超声传感器均由独立的微处理器控制,并完成实时数据处理、抗干扰处理、故障报警以及数据通信等功能。上位控制单元根据移动机器人的运动状态采用不同的控制策略,使下位传感器阵列分组并行工作,提高了探测系统的实时性;下位传感器采用"阈值比较法"、"改进型递推均值滤波"算法和模糊信息处理技术,提高了探测系统的准确性、可靠性。将该探测系统安装于RIRA-II移动机器人上,进行了基于主动视觉和超声信息的运动目标跟踪实验,实验表明超声探测系统运行可靠、稳定。

软件设计模式在移动机器人控制系统中的应用

介绍了软件设计模式的基本概念和主要特点。分析了已有移动机器人平台控制系统的功能需求,阐述了总线模式的结构及实现机制。运用总线模式设计了机器人控制系统,并在QNX平台下使用标准C++完成了该控制系统的实现。设计实现的控制系统结构合理,具有很强的实时性、可靠性和可扩展性。

基于视觉和超声信息的机器人行为控制

随着机器人应用范围的不断扩展,机器人所面临的工作环境也越来越复杂,多数是未知的、动态的和非结构化的。通过对基于行为的机器人控制技术的研究,设计了一种用于完成多目标任务的移动机器人行为控制系统。将基于行为的控制技术融合进模糊控制的思想中,使移动机器人的行为通过运用模糊控制和基于优先度的行为决策来实现,并且通过视觉信息使机器人能够完成面向目标的任务。