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模块化可重构机器人动力学研究进展
被引量:
1
1
作者
周柏李
方虹斌
徐鉴
《动力学与控制学报》
2023年第1期1-17,共17页
模块化可重构机器人由于其构型多变,运动形式丰富等特点,可以在非结构化环境或未知环境中执行任务,在最近几年迅速成为机器人研究领域的前沿和热点.模块化可重构机器人在军事、医疗、教育等众多工程领域具有广泛的应用前景,其典型代表...
模块化可重构机器人由于其构型多变,运动形式丰富等特点,可以在非结构化环境或未知环境中执行任务,在最近几年迅速成为机器人研究领域的前沿和热点.模块化可重构机器人在军事、医疗、教育等众多工程领域具有广泛的应用前景,其典型代表包括仿生多足模块化机器人、模块化可重构机械臂、晶格式模块化机器人等.模块化可重构机器人丰富的构型设计、多样的连接特征、不断拓展的应用范围,给动力学建模与控制带来了很多挑战和机遇.本文首先阐述了模块化可重构机器人的研究背景和意义,并概述了其构型分类与设计、构型描述与运动学建模方法.随后,本文系统回顾了模块化可重构机器人动力学研究中相关问题的最新进展,包括:(1)系统整体动力学建模;(2)结合面以及对接机构动力学建模;(3)基于动力学模型的控制方法.本文最后提出了模块化可重构机器人动力学研究中若干值得关注的问题.
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关键词
模块化可重构机器人
构型分类
动力学建模
结合面建模
动力学控制
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职称材料
基于改进快速行进平方法的多移动机器人聚集路径规划与控制
被引量:
1
2
作者
黄斌
俞凯文
+1 位作者
周柏李
方虹斌
《动力学与控制学报》
2023年第12期96-106,共11页
针对多移动机器人聚集的路径规划与控制问题,本文提出了基于改进快速行进平方法的路径规划策略.首先,运用分段函数改进了速度图,实现了更安全、更高效的路径规划,可以将快速行进网格地图上的速度映射到真实机器人速度上,并且减少传统快...
针对多移动机器人聚集的路径规划与控制问题,本文提出了基于改进快速行进平方法的路径规划策略.首先,运用分段函数改进了速度图,实现了更安全、更高效的路径规划,可以将快速行进网格地图上的速度映射到真实机器人速度上,并且减少传统快速行进平方法在回溯路径过程中产生的冗余路径;接着,针对多移动机器人聚集过程总能耗最小、聚集点附近空间最大、聚集队形约束下的聚集过程总能耗最小三种任务需求,分析设计不同的目标函数,给出多移动机器人的聚集点和对应规划路径,展示本文方法的有效性以及在不同场景下的适用性.最后,在车辆动力学模型基础上,使用模型预测控制以改进后的快速行进网格地图上的速度作为机器人参考速度进行了轨迹跟踪仿真实验,实现结果显示跟踪误差减小,验证了本文改进速度场的有效性,可适用于真实环境下多移动机器人聚集路径规划与控制.
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关键词
快速行进平方法
多移动机器人
聚集
路径规划
模型预测控制
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职称材料
具有非完整约束移动机器人的超宽带-惯导-里程计融合定位与能观测性分析
被引量:
1
3
作者
周柏李
方虹斌
徐鉴
《动力学与控制学报》
2022年第6期64-75,共12页
为解决现有超宽带-惯导组合定位系统在轮式移动机器人的定位精度低、依赖高精度IMU等问题,提出了一种采用误差状态卡尔曼滤波融合超宽带-惯导-里程计的定位算法,利用里程计的线速度测量和由非完整约束隐含的伪测量,提高了移动机器人的...
为解决现有超宽带-惯导组合定位系统在轮式移动机器人的定位精度低、依赖高精度IMU等问题,提出了一种采用误差状态卡尔曼滤波融合超宽带-惯导-里程计的定位算法,利用里程计的线速度测量和由非完整约束隐含的伪测量,提高了移动机器人的位置和姿态估计精度.同时,对于由多传感器测量模型组成的非线性系统,通过基于李导数的能观性秩条件分析方法对该系统的能观测性进行了详细的理论分析与数学证明,得到了系统局部弱可观的条件,从而确定了系统状态可以被无偏估计所需要的测量输出以及控制输入.仿真结果表明,在满足能观测性条件时,本文提出的方法能够有效地获得移动机器人较准确的六自由度位姿,且相比传统方法显著提升了定位精度.
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关键词
多传感器融合
非完整约束
能观测性
误差状态卡尔曼滤波
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职称材料
题名
模块化可重构机器人动力学研究进展
被引量:
1
1
作者
周柏李
方虹斌
徐鉴
机构
复旦大学智能机器人研究院
复旦大学智能机器人教育部工程研究中心
复旦大学上海智能机器人工程技术研究中心
出处
《动力学与控制学报》
2023年第1期1-17,共17页
基金
国家重点研发计划“智能机器人”重点专项(2020YFB1312900)
装备预研教育部联合基金资助项目(8091B032150)
国家自然科学基金资助项目(11932015)。
文摘
模块化可重构机器人由于其构型多变,运动形式丰富等特点,可以在非结构化环境或未知环境中执行任务,在最近几年迅速成为机器人研究领域的前沿和热点.模块化可重构机器人在军事、医疗、教育等众多工程领域具有广泛的应用前景,其典型代表包括仿生多足模块化机器人、模块化可重构机械臂、晶格式模块化机器人等.模块化可重构机器人丰富的构型设计、多样的连接特征、不断拓展的应用范围,给动力学建模与控制带来了很多挑战和机遇.本文首先阐述了模块化可重构机器人的研究背景和意义,并概述了其构型分类与设计、构型描述与运动学建模方法.随后,本文系统回顾了模块化可重构机器人动力学研究中相关问题的最新进展,包括:(1)系统整体动力学建模;(2)结合面以及对接机构动力学建模;(3)基于动力学模型的控制方法.本文最后提出了模块化可重构机器人动力学研究中若干值得关注的问题.
关键词
模块化可重构机器人
构型分类
动力学建模
结合面建模
动力学控制
Keywords
modular reconfigurable robot
configuration classification
dynamic modeling
joint surface modeling
dynamic control
分类号
O313.7 [理学—一般力学与力学基础]
TP242.6 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
基于改进快速行进平方法的多移动机器人聚集路径规划与控制
被引量:
1
2
作者
黄斌
俞凯文
周柏李
方虹斌
机构
复旦大学智能机器人研究院
复旦大学智能机器人教育部工程研究中心
复旦大学上海智能机器人工程技术研究中心
出处
《动力学与控制学报》
2023年第12期96-106,共11页
基金
国家重点研发计划“智能机器人”重点专项(2020YFB1312900)
装备预研教育部联合基金(8091B032150)
国家自然科学基金资助项目(11932015)资助项目。
文摘
针对多移动机器人聚集的路径规划与控制问题,本文提出了基于改进快速行进平方法的路径规划策略.首先,运用分段函数改进了速度图,实现了更安全、更高效的路径规划,可以将快速行进网格地图上的速度映射到真实机器人速度上,并且减少传统快速行进平方法在回溯路径过程中产生的冗余路径;接着,针对多移动机器人聚集过程总能耗最小、聚集点附近空间最大、聚集队形约束下的聚集过程总能耗最小三种任务需求,分析设计不同的目标函数,给出多移动机器人的聚集点和对应规划路径,展示本文方法的有效性以及在不同场景下的适用性.最后,在车辆动力学模型基础上,使用模型预测控制以改进后的快速行进网格地图上的速度作为机器人参考速度进行了轨迹跟踪仿真实验,实现结果显示跟踪误差减小,验证了本文改进速度场的有效性,可适用于真实环境下多移动机器人聚集路径规划与控制.
关键词
快速行进平方法
多移动机器人
聚集
路径规划
模型预测控制
Keywords
fast marching square method
multi-mobile robot
gathering,path planning
model predictive control
分类号
O313.7 [理学—一般力学与力学基础]
TP242.6 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
具有非完整约束移动机器人的超宽带-惯导-里程计融合定位与能观测性分析
被引量:
1
3
作者
周柏李
方虹斌
徐鉴
机构
复旦大学智能机器人研究院
复旦大学智能机器人教育部工程研究中心
复旦大学上海智能机器人工程技术研究中心
出处
《动力学与控制学报》
2022年第6期64-75,共12页
基金
国家重点研发计划“智能机器人”重点专项(2020YFB1312900)
装备预研教育部联合基金(8091B032150)
国家自然科学基金资助项目(11932015)。
文摘
为解决现有超宽带-惯导组合定位系统在轮式移动机器人的定位精度低、依赖高精度IMU等问题,提出了一种采用误差状态卡尔曼滤波融合超宽带-惯导-里程计的定位算法,利用里程计的线速度测量和由非完整约束隐含的伪测量,提高了移动机器人的位置和姿态估计精度.同时,对于由多传感器测量模型组成的非线性系统,通过基于李导数的能观性秩条件分析方法对该系统的能观测性进行了详细的理论分析与数学证明,得到了系统局部弱可观的条件,从而确定了系统状态可以被无偏估计所需要的测量输出以及控制输入.仿真结果表明,在满足能观测性条件时,本文提出的方法能够有效地获得移动机器人较准确的六自由度位姿,且相比传统方法显著提升了定位精度.
关键词
多传感器融合
非完整约束
能观测性
误差状态卡尔曼滤波
Keywords
sensor fusion
nonholonomic constraint
observability
error state Kalman filter
分类号
O313.7 [理学—一般力学与力学基础]
TP242.6 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
模块化可重构机器人动力学研究进展
周柏李
方虹斌
徐鉴
《动力学与控制学报》
2023
1
下载PDF
职称材料
2
基于改进快速行进平方法的多移动机器人聚集路径规划与控制
黄斌
俞凯文
周柏李
方虹斌
《动力学与控制学报》
2023
1
下载PDF
职称材料
3
具有非完整约束移动机器人的超宽带-惯导-里程计融合定位与能观测性分析
周柏李
方虹斌
徐鉴
《动力学与控制学报》
2022
1
下载PDF
职称材料
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