超高压线巡检机器人移动越障机构综述

介绍了国内外超高压输电线路巡检机器人的研究现状,分析了几种典型的巡检机器人传动原理、机械结构的特点,详细探讨了巡检机器人移动、越障的运动机理和机构形式。最后总结了巡检机器人移动越障机构的难点,展望了巡检机器人的发展趋势。

基于Agent的网络遥操作机器人系统控制研究

为了充分发挥智能机器人的自主性和人的主观能动性,实现通过网络遥操作非结构化环境下的智能机器人,提出了一种基于Agent的网络遥操作机器人控制系统结构,分析了控制系统中各部分的功能,给出了系统中各个Agent的实现方法。该控制方法已通过仿人形机器人的遥操作控制实验得到了验证。

网络遥操作机器人的任务产生方法研究

为了解决网络遥操作中操作者误操作问题,给出了一种在非结构环境下遥操作机器人的模糊控制方法,介绍了一种网络遥操作机器人控制系统结构,对任务产生器进行了设计,并以网络遥操作机械手抓取物品为例,通过实验验证了所设计方法的合理性。

ARM处理器在AFM纳米操作系统中的应用

文章介绍了在原子力显微镜(AFM)纳米操作系统中ARM处理器的应用及开发,在此基础上搭建了具有3D力反馈的纳米操作系统。结合AFM纳米操作系统的实时性问题,进行了ARM开发板的系统软件架构和PSD(四象限光电检测器)信号的PID控制结果的分析,使纳米操作系统在实时性和成像的质量等方面都得到相应改进。

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。

变形机器人倾翻稳定性仿真分析

凹凸不平的非结构环境中,移动机器人由于系统的倾翻将导致系统损害、作业失败等一系列问题。变形机器人可以通过构形的变化来提高系统的稳定性和抗倾翻能力。理论分析了移动机器人的倾翻问题,提出稳定锥方法和倾翻性能指数对移动机器人的静、动态稳定性进行综合判定,讨论了三模块履带机器人变形过程中的倾翻稳定性变化,同时仿真比较了机器人的五种能动构形在仰俯、偏转、倾斜等干扰组合作用下的倾翻性能。理论与仿真研究为变形机器人投入到实际应用提供了参考。

链式可重构模块机器人非同构构形仿真研究

可重构模块机器人系统具有多种构形来适应环境和任务的要求,其非同构构形的数量随着模块数量的增加呈指数增长。提出了一种新型链式可重构模块结构,机器人的模块数量可以根据需要选择。利用偏置关节和连接臂,该结构具有手动可重构和自动变形的特点。根据模块的物理结构和邻接关系,提出用构形矩阵来表达机器人的拓扑信息,并在仿真环境下进行描述;提出基于组合计数原理的递归算法,用于多模块变形机器人的非同构构形的计数,并根据构形矩阵对对机器人的对称构形进行判断。最后仿真设计了4模块和5模块可重构机器人的对称构形,验证了算法的可行性。

具有三维力反馈的原子力显微镜纳米操作系统

在基于原子力显微镜的纳米操作过程中,由于缺乏实时反馈信息,造成纳米操作效率低下且灵活性差,同时探针因受力过大而损坏。为此,本文通过对探针受力-悬臂变形进行建模,并根据实时检测到的悬臂变形信号、新的参数获取与校准方法,从而获取探针所受的实时三维纳米力。将此三力经比例放大后送入力/触觉设备进行感知,操作者就可以实时调节施加在探针上力的大小及探针的运动轨迹,使得操作的效率及灵活性明显提高,且可以避免探针因受力过大而造成损坏。纳米刻画和多壁碳纳米管的操作实验验证了系统的有效性。

可重构机器人体系结构及模块化控制系统的实现

本文提出了一种适用于新型可重构星球机器人的模块化控制系统,根据机构和运动特性,基于CAN总线和分布式控制器技术,将系统结构和功能分解成不同模块由各自的控制器独立执行,建立具有任务层和运动层的分层次控制结构,实现了组合式规划、分布式控制的混合式控制方法。本文设计了两种不同的控制器,并采用PPG脉冲宽度调节方法实现了对在机器人上使用的R/C电机的标定和控制。通过在子机器人原理样机上进行实验,验证了这套控制系统和控制体系结构的可行性。

基于EKF的AMR锂电池SOC动态估计研究

AMR在科研和军事方面的应用决定了其需要一个能够准确、实时估计出锂电池SOC的估计值。由于AMR工作中的放电具有很强的动态性,使得传统估计方法用于锂电池SOC的动态估计效果很不理想。本文描述了EKF方法在AMR锂电池SOC动态估计中的应用。模拟AMR工况进行动态放电试验。试验结果表明,该估计方法能够实时而准确地得到SOC值。

基于UKF滤波的自主移动机器人锂电池SOC估计

准确估计剩余电量(state of charge,SOC)关系到自主移动机器人(AMR)的生存与安全,是AMR研究中所面临的主要挑战之一。针对广义卡尔曼滤波估计SOC的不足,本文给出基于无色卡尔曼滤波(UKF)估计AMR锂电池SOC的新方法。通过试验对UKF和EKF进行了比较。试验验证了同样条件下,UKF比EKF具有更好的滤波估计精度。

模块化嵌入式机器人控制单元设计

针对当前机器人控制器设计开发过程中存在的问题,提出了以DSP为核心的模块化控制单元设计方法。采用DSP为微控制器,提高了运算速度,增强了控制性能。控制单元由CPU、驱动、通讯、I／O等模块组合而成,可以通过增减模块实现功能的重组,使系统具有一定的开放性,实现了功能的可配置。

Linux下多线程技术在SPM纳米操作系统中的应用

启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间,建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段,这是一种“昂贵”的多任务工作方式。相比之下,多线程技术是一种非常“节俭”的多任务操作方式。本文针对SPM纳米操作系统中的ARM嵌入式开发平台的任务特点,分析比较了Linux系统下多线程和多进程技术的性能,为设计实现ARM开发平台下的多线程程序起到关键的作用。

小型无人直升机实验平台的设计与实现

高级控制算法对于无人直升机实现高机动性非常重要,但是在实现上也经常受制于鲁棒性和实时性的要求。同时这些控制方法在飞行测试时也会带来高风险。本文介绍了一种自制的安装在机械臂上的直升机作为实验平台去验证控制方法的有效性和可行性,这个平台还能够保证飞行测试的安全性。实验结果显示,能够实现转速跟踪控制以及航向动力学的辨识,并证明平台的有效性。

一种基于旋转体的模型定位方法

本文设计了一种由4个相切椭圆构成的几何模型,该模型环绕于圆柱体表面,利用二次曲线的投影仍然是二次曲线的特性和椭圆的相应性质能够得到唯一确定模型位置的4个共面的坐标点,从而将旋转体定位问题转化为共面P4P问题.利用P4P的线性算法,即可唯一确定圆柱体模型的位置和姿态.最后利用这种定位方法进行了仿真实验,实验结果表明这种方法的有效性。