奇异摄动控制系统:理论与应用

系统地回顾了近年来奇异摄动控制技术的发展 ,主要包括线性奇异摄动系统的稳定性分析与镇定、最优控制、H∞ 控制 ,非线性奇异摄动系统的镇定、优化控制和基于积分流形的几何方法 ,以及奇异摄动技术在实际工业 ,例如机器人领域、航天技术领域和工程工业、制造业等中的成功应用 .并指出了这一领域进一步研究的方向

仿人机器人发展状况和挑战

介绍了仿人机器人的现状和面临的挑战性问题,对世界上针对仿人机器人的研究工作进行了综述,指出了各自的侧重点及主要研究趋势,阐明了开展仿人机器人研究的出发点。

空间柔性双臂机器人系统建模、控制与仿真研究

空间柔性多臂机器人系统是高度非线性,强耦合的动力学系统,其动力学的研究是比较复杂和困难的问题.本文针对极为复杂的空间柔性双臂机器人系统,建立了其系统动力学模型,利用逆动力学控制算法对该动力学模型实现了轨迹跟踪控制,仿真结果表明该方法具有较好的控制效果,分析了在仿真过程中出现的有关数值算法的问题.

智能化工程机械发展战略研究

The intelligent level of construction machinery abroad is described in the article. In association with automation level of domestic construction machinery, developing targets are pointed out. Some plans and schemes in national technical 863 projects are introduced, which may be of reference to domestic enterprises when making developing schedule for organization.

演化移动机器人技术研究综述

演化移动机器人技术被用来研究移动机器人的适应性行为，它的一大突出特性就是采用了自组织的演化过程，这和传统的机器人技术有很大的差别。本文首先简要介绍了这一技术的基本概念及研究意义，并阐述与传统的一些机器人技术之间的关系；然后介绍了这一技术的主要内容；最后对这一技术中存在的问题进行论述并提出解决途径。

移动机器人的障碍物群检测方法

利用激光和超声波传感器在用栅格表示法形成地图的基础上 ,提出了进行数据融合以提取环境特征的新方法 :识别障碍物群。该方法能够在密集障碍物环境中为机器人的路径规划和避障提供准确的环境特征信息 ,提高机器人系统的自主性和实时性。实验结果表明了该方法的有效性。

一个面向复杂任务的多机器人分布式协调系统

基于多智能体系统理论，研讨在非结构，不确定环境下面向复杂任务的多机器人分布式协调系统的实现原理，方法和技术。提出的递阶混合式协调结构，基于网络的通讯模式和基于有限状态机的规划与控制集成方法，充分考虑了复杂任务和真实自然环境的特点，通过构建一个全实物的多移动机器人实验平台，对规划，控制，传感，通讯，协调与合作的各关键技术进行了开发和集成，使多机器人分布式协调技术的研究直接面向实际应用，编队和物料搬运的演示实验结果展示了多机器人协调技术的广阔应用前景。

虚拟数控车削物理仿真系统的研究与开发

面向数控车削 ,开发了一套动态车削物理仿真系统 ,提出了仿真系统的总体框架 ,建立了动态物理仿真模型及相关子模型 ,分析了动态车削过程的影响因素 ,阐述了系统开发过程中有关模型构成及工件数据描述等技术性问题。

非完整约束轮式移动机器人人工场导向控制研究

导向控制在非完整约束轮式移动机器人的运动控制中具有重要作用，该文通过建立人工场的方法来引导和控制方向角，通过辅助的线速度控制前进或后退，以获得最佳收敛路径；同时考虑到实际系统速度饱和限制，从而设计出一种新的非连续位姿镇定律，并将该结果扩展，使得平面内任意点-点镇定、轨迹跟踪和路径跟踪问题均可得以实现，且对于跟踪问题仅需知道期望位姿，所得控制器不权设计简单，鲁棒性强，收敛速度快，还具有一定的普遍性。

路标定位中的优化选择策略

基于合作路标的三角定位是自主式移动机器人的主要定位方法。路标的优化选择是提高定位算法精度的关键。本文在给出该算法原理的基础上 ,通过理论分析和实验证明了路标优化选择对提高定位算法精度的作用 ,并介绍了路标优化选择的准则

基于立体视觉的移动机器人自主导航定位系统

描述了一种基于立体视觉的移动机器人自主导航定位系统。该系统采用双目立体视觉完成环境特征的 3D信息提取 ,实时计算出机器人相对作业目标的位姿 (6D)关系 ,导引移动机器人控制系统按目标导向进行运动。系统在相对位姿计算中采用旋动(Screw)理论 ,将带约束的多变量函数的非线性优化问题转化为线性方程组的最小二乘问题 ,简化了计算复杂性。实验表明 ,这个导航定位系统在定位精度和数据处理速度上均可满足机器人导航的要求。

自主机器人的强化学习研究进展

虽然基于行为控制自主机器人具有较高的鲁棒性，但其对于动态环境缺乏必要的自适应能力，强化学习方法使机器人可以通过学习来完成任务，而无需设计者完全预先规定机器人的所有动作，它是将动态规划和监督学习结合的基础上发展起来的一种新颖的学习方法，它通过机器人与环境的试错交互，利用来自成功和失败经验的奖励和惩罚信号不断改进机器人的性能，从而达到目标，并容许滞后评价，由于其解决复杂问题的突出能力，强化学习已成为一种非常有前途的机器人学习方法，本文系统论述了强化学习方法在自主机器人中的研究现状，指出了存在的问题，分析了几种问题解决途径，展望了未来发展趋势。

装配机器人系统快速碰撞检测算法

提出一种面向操作手装配系统的快速碰撞检测算法。该算法以机器人运动学和空间解析几何为基础 ,将判断机械手手臂与障碍物是否发生碰撞问题转化为直线段与有界平面是否存在公共点的简单解析几何问题 ,并以 PU MA5 6 0操作手为例对算法加以说明。该算法不仅适用于静态的障碍物已知的环境 ,而且适用于障碍物运动规律已知的动态环境 ,减少了碰撞检测占用的时间 ,提高了路径规划的效率

无锁存功能脉冲计数器的改进读取方法

在电机伺服控制系统中,需要一个脉冲计数器对电机码盘输出的脉冲进行计数。单片机根据脉冲的个数和电机旋转方向计算出电机的转角,进而实现对电机的伺服控制。如果脉冲计数器没有数据锁存功能,且单片机读取数值时,脉冲计数器恰好发生了进位或者借位,则读取的数值可能不准确,进而影响伺服控制系统的性能。针对没有锁存功能的脉冲计数器,提出了一种改进的读取方法,有效地避免了在读取过程中由于计数器进位或借位造成的读数偏差。

轮式仿人机器人动态稳定性分析及腰部控制研究

仿人机器人研究从仿生学角度具有拟人功能的智能机器人，它需要结合机构、控制、传感和材料等技术。随着社会经济与科技水平的发展，使仿人机器人引入人类环境，与人类一同工作、合作和交互成为可能，仿人机器人的研究也成为当今机器人研究中的热点内容之一。本论文以中科院沈阳自动化研究所机器人学重点实验室承担的国家863计划“十五”项目——“宜人化双臂操作型服务机器人”为依托，以本项目中的轮式仿人机器人为研究对象。本论文的主要内容包括：对项目样机中的差动腰部机构的运动学、动力学建模，腰部机构基于运动学的控制算法及实验研究；仿人机器人的整体动力学建模，基于动力学模型的腰部机构控制算法与仿真研究；依据零力矩点(ZMP)理论完成轮式仿人机器人的ZMP建模及其动态稳定性的深入分析。人类的腰部具有高度的灵活性、柔韧性，是人体系统运动的调节中枢。仿人机器人的腰部机构同样应具有调节系统平衡、协调系统运动的作用。本文中仿人机器人的腰部采用新颖的差动并联驱动的腰部机构。本文建立了该机构的运动学和动力学模型，采用分解运动速度控制实现了差动腰部机构的运动学控制，并进行了实验研究。仿人机器人是一个多自由度、非线性、具有复杂运动学、动力学特性的多刚体系统。本文在合理简化的基础上，利用高效牛顿－欧拉动力学建模方法完成了本轮式仿人机器人的整体动力学建模，分析了各关节间的动力学影响，并在此基础上给出了仿人机器人腰部机构动力学模型，该模型考虑了车体、手臂运动及手部外负载的动力学影响。本文还对基于动力学模型的腰部机构带计算力矩补偿的PD伺服控制与腰部机构基于运动学的PD伺服控制进行了仿真比较研究，仿真结果表明，基于动力学模型的腰部机构计算力矩控制算法能有效地提高腰部机构的位姿跟踪精度。本轮式仿人机器人移动性好，但支撑点少，上身重量偏大，它的动态稳定性成为不容忽视的问题。零力矩点理论是用于判定机械系统动态平衡的经典理论，至今仍被广泛应用。本文基于零力矩点概念，结合机器人的高效牛顿－欧拉动力学模型，建立了仿人机器人的基于车体坐标系的迭代ZMP计算模型，该模型考虑了机器人关节的质量、惯量等参数，包含了惯性力、离心力、重力等对ZMP的影响。经分析可知，腰部机构的运动模式和车体运动加速度是影响ZMP的主要因素，进而给出了ZMP的简化计算模型，依据该简化模型，本文深入讨论了腰部机构与车体的协调运动和轮式仿人机器人的动态稳定性之间的关系，为考虑机器人动态稳定性的腰部机构运动规划及仿人机器人的动态稳定性控制奠定了基础。