全方位移动机器人视觉伺服系统的建模与控制

考虑非完整性移动机器人存在的速度约束问题,本文研究了由3个主动偏心轮组成的全方位移动机器人视觉伺服系统。针对视觉伺服系统具有视觉可见性约束和执行器约束,提出了一种基于模型预测控制(MPC)策略的视觉伺服控制器。首先,基于主动偏心轮的全方位移动机器人的运动学方程和视觉伺服系统误差模型,对全方位移动机器人偏心方向轮滚动角速度和偏转角速度的视觉伺服误差系统进行建模。在此基础上,建立全方位移动机器人的视觉伺服预测控制策略,并采用原对偶神经网络在线求解凸优化问题。最后仿真实验表明,所设计的控制器不仅可以较好地处理约束条件,驱动移动机器人到达目标点,并且与传统预测控制方法相比更高效。

轮式全方位移动机器人几种转向方式的研究

全方位移动机器人由于具有平面上全部三个自由度、较高灵活性和机动性等优点,近年来得到了广泛的研究。四轮驱动的全方位移动机器人在躲避障碍物的同时能否精确到达指定地点取决于各个轮子的转向和驱动方式。在进行了全方位移动机器人的几种典型转向方式动力学建模的基础上,结合实验数据分析比较了几种转向方式的优劣性,为今后全方位移动机器人的动力学研究提供一些有价值的参考。

四轮全方位轮式移动机器人的运动学模型研究

具有平面上全部3个自由度的全方位移动机器人,可以实现灵活的运动,因而得到广泛的关注。本文在分析全方位轮式移动机器人特性的基础上,针对麦克纳姆轮在一个方向上为主动,在与其垂直的方向上为从动的特点,根据刚体运动学原理,对一种四轮全方位轮式移动机器人的运动学方程进行了推导,建立了运动学模型,分析了运动学误差。最后,基于滚动窗口路径规划,通过计算机仿真与实验验证,结果表明该运动学模型正确可行。

全方位移动机器人的研究分析与展望

随着科技的不断发展与国家经济实力的提升,全方位移动机器人在科技制造领域的重要性与日俱增,根据轮系轮组的区别调研分析了现有的全方位移动机器人的类别、研究现状,对全方位移动机器人的机械结构、移动方式进行了对比讨论,对全方位移动机器人的动力学方程和运动学模型的建构方法进行了分析,最后总结了全方位移动机器人的研究方向和未来发展方向。

一种新型全方位轮式移动机器人的模型研究

在麦克纳姆轮等全方位轮的基础上,提出了一种新式全方位轮结构,然后用这种全方位轮构造出一种新型轮式移动机器人的走行机构。对这种新型全方位轮式移动机器人的运动学、动力学模型进行推导,并在此基础上给出这种轮式移动机器人的运动控制方法。最后给出了全方位轮式移动机器人的圆弧轨迹跟踪的仿真结果。

三轮全方位移动机器人运动模型及其控制方法研究

全方位移动机器人在二维空间具有完整性约束条件,能够灵活地任意方向移动,受到了广泛的关注。针对三轮全方位机器人的运动控制问题,建立其运动学模型。采用输入变换解耦及状态反馈法实现对坐标位置、方位角等位姿状态的控制,通过仿真实验验证了算法的有效性。最后给出了一种三轮全方位移动机器人硬件设计方案及控制算法软件实现,实际样机运动实验验证了控制方法的可行性与有效性。

一种全方位移动机器人的运动分析与控制实现

为达到在动态环境下,对机器人进行实时控制的目的,提出一种全方位移动机器人运动控制器的设计方法.以足球机器人Robocup作为实验平台,全方位移动机器人作为研究对象,通过研究具有四组正交轮组成的移动机构运动机理,在将机器人运动进行分析的基础上,以数字信号处理器(DSP)为核心,引入专家比例积分微分(PID)速度控制器,实现了对机器人的控制.实验结果表明,该设计方法有很好的实时性和一定的鲁棒性,在实际比赛中,实现了对全方位移动机器人的快速、实时、准确控制.

四轮全方位移动机器人的建模和最优控制

本文研究实时动态环境中四轮全方位移动机器人的运动控制和轨迹规划.通过对机器人运动学和动力学特性的分析,给出了四轮全方位移动机器人的控制模型,并根据方程特性对其进行了合理的简化,使得计算量有效减少.同时采用Bang-Bang控制规划出时间最优的机器人运动轨迹.通过轨迹规划和控制模型的结合达到了实时控制的效果.实验证明了模型的正确性和算法的有效性.

一种全方位移动机器人的系统设计

针对机器人寻找场地黑色中心区域的任务要求,研制一种四轮驱动全方位移动机器人。依据机器人所需的驱动力,计算驱动电机的功率,并对电机进行选型,分析机器人的转向性能,设计基于ATmega128单片机的控制系统。机器人性能实验结果表明:设计的全方位移动机器人采用前、后轮逆相位转向时,运动稳定性较好,并能够准确地找到目标点。

基于速度交叉耦合的三轮全方位移动机器人多轴协调运动

由于全方位移动机器人运动轨迹通过直线拟和得以实现,依据此特性,在底层运动控制中,针对机器人速度误差进行反向交叉耦合补偿,通过设计合理的耦合误差反馈补偿器,来提高机器人的直线运动能力,充分发挥机器人全方位移动的运动优势,并通过实验验证了该方法的有效性。

毫米级全方位移动机器人及其微装配系统研究

微装配系统由微机器人、微移动平台、普通摄像头和显微摄像头组成。微机器人本体尺寸为9mm×9mm×6mm,具有全方位移动特性。机器人使用了4个直径3mm电磁型微电机,其中1个为转向驱动器,其余为前进动力源。基于LIGA技术制造的微齿轮减速系统将4个电机联系在一起,提高了转向分辨率和转向驱动力矩。由SU-8胶制成的手掌固定于压电机械手臂的前端并安装在机器人的顶部,可夹放工件。通过采用细分方法,微机器人直线移动定位达到每步0.07mm,转向精度每步0.8°。微移动平台的定位精度为每步0.005mm,其位移范围为0～0.3mm。微机器人与微动平台相互结合实现了轴孔装配,轴承孔径为0.6mm,轴径0.35mm。

Mecanum轮全方位移动机器人的速度修正

Mecanum轮的制造精度较高,加工难度较大,而且加工装配的误差会引起辊子与轮毂轴线夹角α的误差。分析了α的偏差对机器人运动精度影响,提出一种α角的标定方法并应用到自主设计制造的Mecanum轮全方位移动机器人上。实验证明,标定前机器人沿横向平移和原地旋转的速度误差分别为17.4%和8.8%,标定后机器人相应的速度误差只有2.4%和3.1%。结合理论分析和实验结果,对α角进行标定能够减小制造误差对机器人速度的影响,提高运动控制精度。此外,该方法对于降低加工制造难度,扩大Mecanum技术的应用具有积极的作用。

全方位移动机器人研究综述

全方位移动机器人具有平面内三个自由度,可以沿任意方向平移和绕中心旋转,适合工作在空间狭窄有限,对机器人机动性要求高的场合。介绍了国内外全方位移动机器人研究的历史及现状,对全方位移动技术、运动控制、多传感器信息融合等关键技术和核心问题进行了分析和讨论。最后,对全方位移动机器人未来的发展方向进行了展望。

四轮全方位移动机器人各向相异性研究

由于全方位轮的特殊构造,使得全方位移动机器人沿不同方向运动时具有的最大速度不同,以及在不同方向上的加速性能也不同,称之为各向相异性(anisotropy).为了充分发挥全方位移动机器人的优越性,通过对4轮全方位移动机器人进行运动学、动力学建模,分析了机器人各向相异性,确定了轮系布置与最大速度曲线的相关规律,以及当机器人沿某一方向以一定加速度运动时,不同轮子上驱动电机所需提供的转矩,从而使得机器人加速运动时更好地避免轮子打滑.并且通过Matlab-ADAMS联合仿真以及实际实验,验证了分析结果的正确性.对机器人的各向相异性作了全面系统的研究,从而更清楚地表述了模型特性,为更好地控制全方位移动机器人提供了基础.

差动机构在全方位移动机器人上的应用

提出一个由差动机构组成的全方位移动机器人。该机器人有4组轮,每组包括一个主动轮和一个从动轮,并由同样的差动机构组成。本文阐述了该机器人的机构设计和控制系统,并对其运动学进行了分析。该机器人的特点是能够迅速改变行进方向,包括进行半径为零的原地转弯,具有较好的全方位性。

一种全方位护理移动机器人的结构设计与运动学分析

针对需要护理的环境背景及机器人的作业要求,提出了一种全方位护理移动机器人的设计方法,运用solidworks进行了各部分结构初期设计,并在ADAMS中对该虚拟样机进行了动力学仿真,完成了对选型的电机进行了验证;利用D-H方法建立了机器人上肢单臂运动学模型,得到了机器人的运动学正逆解;通过对上肢双臂建立两杆避碰模型,提出了两种相碰的检验条件,选出了最佳检测避碰方案,解决了约束条件下双臂的逆运动学问题;在Matlab环境下,利用蒙特卡罗法计算出工作空间,为确定机器人构形、参数和杆长的优化提供了依据;基于移动机器人在特定环境中的运行稳定性、应用范围、承载能力等特点,对机器人下肢移动方式进行了优化选择,采用全方位移动的完整约束Mecanum轮结构并建立下肢运动学模型,通过对其逆运动学速度雅可比矩阵秩的计算,结合具体结构的分析,优选出四轮全方位运动系统的最佳结构布局形式,提高了机器人运动过程中的稳定性.

基于ZigBee技术的全方位移动机器人本体设计

在"远程脑"概念的基础上,提出了"远程小脑"的概念,以此设计了基于ZigBee技术的全方位移动机器人,详细给出了机器人的各个功能模块的硬件实现方案,并进行了深入的分析和论证。

基于Mecanum轮的轮腿式全方位移动机器人的研究及设计

为了保证移动机器人的机动性和灵活性,提高登台越障运动的能力,设计了一种基于Mecanum轮的轮腿式全方位移动机器人。采用M3508直流无刷减速电机和4个Mecanum轮相配合的方式,实现机器人的全方位运动;通过同步带传动,完成前后辅助腿的伸缩运动,达到登台越障效果;采用STM32F405RGT6单片机控制中心板驱动底盘驱动电机和辅助腿伸缩电机,完成指控动作;利用串级PID控制电机,减少稳态误差,提高系统稳定性。结果表明,基于Mecanum轮的轮腿式全方位移动机器人机动性强、登台越障能力相对于普通移动机器人得到显著提高。

一种全方位移动机器人的控制方法

基于本所开发的轮式全方位移动机器人,给出了这一类机器人的运动学模型;依据矩阵条件数的概念,分析了运动学模型的不确定性对控制效果的影响;利用机器人具有的全方位移动能力,提出一种结构简单的控制方法,在机器人本体方向保持不变或依据某种要求变化的情形下,分别实现轨迹跟踪和位姿跟踪;仿真计算和实际实验结果证明了所提出的控制方法的有效性。

一种基于拟全方位视觉的移动机器人自运动融合估计方法

基于地平面假设的移动机器人单路视觉运动估计存在鲁棒性和环境适应性较差、精度较低等缺点,针对这一问题,本文首先介绍了拟全方位视觉系统的构成,并结合该视觉系统的特点给出了一种基于两步运动的摄像头平行位姿参数标定方法.然后据此提出了一种基于拟全方位视觉的自主移动机器人自运动融合估计方法.该方法能够借助机器人的非完整运动约束、地平面运行假设以及运动估计参数之间的相容性测度等多种因素,对拟全方位视觉系统中的各路视觉估计进行性能综合评价;最终依据评价结果融合确定出具有较高可信度和较强鲁棒性的运动估计参数.实验结果从鲁棒性、精度以及实时性等方面验证了本算法的有效性.