Collision avoidance for a mobile robot based on radial basis function hybrid force control technique

Collision avoidance is always difficult in the planning path for a mobile robot. In this paper, the virtual force field between a mobile robot and an obstacle is formed and regulated to maintain a desired distance by hybrid force control algorithm. Since uncertainties from robot dynamics and obstacle degrade the performance of a collision avoidance task, intelligent control is used to compensate for the uncertainties. A radial basis function （RBF） neural network is used to regulate the force field of an accurate distance between a robot and an obstacle in this paper and then simulation studies are conducted to confirm that the proposed algorithm is effective.

机械臂力/位跟踪的无源自抗扰控制器设计

为了提高全方位移动机械臂的力/位跟踪控制精度,设计了无源自抗扰控制器。介绍了全方位移动机械臂工作原理,基于拉格朗日方程建立了移动机械臂系统的动力学方程。根据严格无源系统定义,证明了全方位移动机械臂系统的无源特性。以自抗扰控制为基础,通过定义新变量对扩展状态观测器进行改进;针对机械臂系统的无源特性,设计了无源自抗扰控制器。在扰动工况下进行仿真验证,改进扩展状态观测器的扰动估计误差远小于传统扩展状态观测器,且估计速度快于传统扩展状态观测器;无源自抗扰控制器的跟踪累计绝对误差远小于传统自抗扰控制,说明无源自抗扰控制的控制精度高于传统自抗扰控制。仿真结果证明了无源自抗扰控制在全方位移动机械臂控制中的高精度和优越性。

基于绳驱并联机器人系统刚度的力/位混合控制

对8绳6自由度绳驱并联机器人进行支撑刚度分析,基于刚度模型进行了力/位混合控制研究。首先,对绳驱并联机器人进行系统描述;接着,根据矢量封闭原理进行运动学分析,并对动平台进行受力分析,推导出静力平衡方程;然后,在操作空间通过刚度矩阵建立负载变化与位姿变化之间的关系,推导出支撑刚度的解析表达式,进而分析了影响支撑刚度的因素。另外,考虑系统刚度、动平台位姿精度和力控制稳定性等因素,综合出力/位混合控制器。仿真结果表明,在系统刚度基础上提出的力/位混合控制策略有效降低了动平台的位姿误差。最后,通过实验验证了刚度模型与力/位混合控制策略的准确性和有效性。

移动焊接机器人的研究现状及发展趋势

将移动机器人技术和焊缝跟踪技术结合起来构成移动式的焊接机器人 ,在大型结构件的自动化焊接中 ,有着广阔的应用前景。研究了移动焊接机器人的关键技术 ,并对移动焊接机器人在国内外的研究现状及发展趋势进行了比较全面地介绍。

移动机器人THMR-V遥控系统的设计与实现

介绍了基于视觉的移动机器人THMR-V遥控系统的设计及实施。重点介绍了指挥站测控与监控系统、方向盘力反馈技术、无缝隙切换技术,以及数据与图象无线通信系统。

双闭环策略下非完整轮式机器人鲁棒自适应运动/力协调控制(英文)

非完整轮式移动机器人的路径跟踪,需要在保证机器人姿态跟踪精度的同时,增强其地面适应性能.为实现这种运动/力的协调控制目标,本文提出双闭环的控制系统结构:外环能够增加运动精度,内环则可以增强机器人对地面动态摩阻的适应性.同时,考虑到地面摩阻的慢时变性,本文通过构造观测器对其进行估计.在具体算法实现方面,采用反步法在外环构建运动控制器:而在内环,则是应用积分型的滑模技术设计力控制器与观测器.最后,对控制系统进行仿真,仿真结果证明所提出控制方法的有效性.

未知环境下基于Elman网络力控制的移动机器人避障研究

避障控制一直是移动机器人路径规划的难点。提出了一种未知环境下基于神经网络的机器人动态避障方法,同时把混合力/位置控制结构应用到移动机器人的避障控制中。力控制算法是通过在移动机器人和障碍物之间形成虚拟力场,并对其整定,以使它们两者之间能保持期望距离。由于移动机器人的动力学模型和障碍物的不确定性也会对避障控制的性能造成影响,因此采用Elman神经网络来补偿不确定性,同时整定移动机器人和障碍物之间的精确距离。仿真实验表明该动态避障算法是有效的。

遥控移动机器人触觉感知接口的实现

传感器技术在力反馈方面的发展促进了遥操作移动机器人技术的发展。在原有遥控技术基础上,增加了力反馈传感器,这样提供给远方操作者的除了图像和导航信息外,还有触觉信息,因此改进了遥控性能。文章描述了用力反馈操作杆实现的移动机器人触觉感知接口的软硬件实施方法,及通过网络实现的遥操作。

控制分配方法用于机器人的研究

六轮关节式移动机器人是一类成功应用于星球表面探测的多刚体铰接运动系统。由于驱动电机的个数大于机器人任务空间的自由度,机器人的驱动控制量存在冗余。在未知环境下,控制分配中的驱动力分配将遇到较大困难。为克服松软地形下车轮的"滑转"问题,以一种四连杆关节式移动机器人为研究对象,提出基于凯恩方程和加权最小二乘伪逆矩阵的驱动力分配方法。然后通过增加滑移率补偿项,在线修正车轮驱动量。最后使用ODE(Open Dynamics Engine)工具包对机器人的牵引控制过程进行了动力学仿真,仿真结果验证了该方法的有效性。

加强公安边防机动部队作战能力建设研究

公安边防机动部队作为公安边防部队处置边境地区恐怖事件、突发事件、边境防控和各类重大活动安全保卫等任务的中坚力量,其战斗力的强弱直接决定着各项边防任务能否圆满完成。目前公安边防机动部队在队伍配备、指挥体系和军事训练等方面存在的问题制约了作战能力的提升,加强队伍和指挥体系建设,科学组训是提高作战能力的有效途径。

轮式移动机器人遥控系统控制方案设计

本文试结合轮式移动机器人论述了一种轮式移动机器人遥控系统控制方案和原理的设计和论证,在该方案中,采用了一种阻抗控制结构结合超声波传感器获取的外部信息实现移动机器人躲避行走路径上的障碍物;采用了Mlcrosoft^(?)SideWinder^(?)力反馈能手操纵杆对远程机器人实现本地人工操纵。本文给出了该设计案例的设计任务、运动方程、总体控制方案、控制结构原理、关键部件分析等。通过具体分析,该遥控系统控制方案是切实有效的,可以在工业远程机器人的具体应用中设计采用。

基于模糊力控制算法的移动机器人避障控制

根据机器人的末端执行器和外界环境表面接触与移动机器人避障控制的相似点,将力/位置控制成功应用到移动机器人的避障控制领域内。对新颖的移动机器人避障控制算法是通过在移动机器人和障碍物之间形成虚拟力场,且对其进行整定以使两者之间能保持期望的距离。因为机器人动力学模型和障碍物的不确定性会对避障控制性能造成影响,为避免碰撞,采用模糊PD的智能混合力/位置控制来整定机器人和障碍物精确距离的力场。通过仿真研究证明了算法的有效性,可为机器人设计提出可靠依据。

移动通信平台中使用的双路电源控制器MAX1715

讨论了 MAX1715在移动通信平台中的应用方法,电路设计,参数计算及实验电路和实验结果。

多用途下肢康复外骨骼结构设计与实验

为有效解决由于脊柱损伤、脑损伤、脑血管疾病及骨关节手术所导致的人体下肢运动功能障碍,提出了一种多用途可拆卸下肢康复外骨骼设计方案,设计了基于扭矩传感器的力感知高集成助力关节,在腿部泛型尺寸结构设计的基础上,提出了一种基于螺纹传动的双向同步快调机构,实现了单手徒手快速调节外骨骼腿部长度的功能。基于外骨骼运动平衡安全性及广泛适用性等问题的考虑,将下肢康复外骨骼与可升降移动护架有机结合,提出了下肢康复外骨骼整体结构及可升降移动护架结构,既保证了外骨骼运动过程中的平衡安全性,又同时适用于轻度、中度、重度等不同程度的下肢运动功能障碍患者。为合理规划下肢康复外骨骼运动步态,进行了平地、上坡、下坡、上楼梯、下楼梯等步态数据的采集及处理,搭建了控制系统。为了验证理论研究成果,加工了实验样机,并进行了相关实验验证。实验结果表明:扭矩传感器具有较高的实时性及准确性,外骨骼具有广泛适应性,结合移动护架可为患者提供有效的减重环境,外骨骼可实现起立、坐下、平地行走、上下斜坡及上下楼梯等功能。

手机外壳机器人抛光安全系统开发与应用

首先对当前手机外壳人工抛光的三个安全隐患点进行阐述,随后针对问题进行分析,并提出了手机外壳机器人安全抛光系统解决方案,即用机器手搭配力控,安装于安全水帘柜,保障作业人员安全、工业安全、以及产品安全。该抛光安全系统,得到多个客户的认可,已在多个项目上应用推广,有明显的有形经济效益和无形经济效益。该安全系统对各类产品,特别是镁铝等易燃易爆材料产品的打磨抛光安全生产和自动化升级改造具有良好的借鉴意义。

一类具输入时滞的分布参数系统移动控制

基于移动传感器/执行器网络,研究了一类具有输入时滞的分布参数系统稳定性控制问题。利用抽象发展方程理论、算子半群理论和Lyapunov稳定性定理,设计系统的反馈控制器;再结合移动传感器/执行器的动力学行为,设计其控制力。证明了在反馈控制器和控制力的作用下,分布参数系统在具输入时滞情况下是渐近稳定的。通过数值仿真实验表明,不同的输入时滞,对系统的稳定效果有一定的影响,但在控制力的作用下,系统都能趋于稳态,说明本文中对于具有输入时滞的分布参数系统的控制策略是有效的。

公安边防机动中队战术思维训练的思考

战术训练是公安边防机动中队军事训练的高级阶段,是提高公安边防机动中队实战能力的重要途径。战术思维训练作为战术训练的重要内容,加强公安边防机动中队战术思维的训练,对强化公安边防机动中队战术训练水平,提高公安边防机动中队实战能力具有重要意义。

公安边防机动部队实施跨区增援行动的思考

公安边防机动部队成建制、成规模实施跨区增援行动是遂行边境维稳任务的重要行动样式，也是当前公安边防机动部队实战能力建设的重大课题。分析了公安边防机动部队实施跨区增援的影响和制约因素，从战备工作、指挥协调、通信联络、装备建设、综合保障等方面对做好跨区增援行动进行了初步思考和研究，提出了若干建议，以期有助于当前公安边防机动部队的建设。

一种目标监测的移动传感器网络覆盖分布式优化算法

针对移动传感器网络中目标监测的节点部署问题,为保证在无覆盖漏洞的同时减少覆盖冗余,以六边形棋盘结构(HTL)为网络的目标部署结构,提出一种基于群集控制的分布式部署算法,该方法只需目标的相对方向和邻居节点的相对位置、速度信息,可不依赖于通信,仿真结果表明,所提出的算法对静止和运动目标均有效,与基于虚拟力的算法相比所需信息更少,部署更均匀,对HTL的逼近效果更好,覆盖更优。