基于OpenCV的麦克纳姆轮全向平台的视觉循线设计

针对仓库、厂房等地对运送平台自主移动的需求,文中着重进行了麦克纳姆轮全向移动平台的摄像头循线算法优化设计.通过HSV与RGB结合分割的方式适应多背景的颜色分割.采用概率霍夫变换检测直线后,提出一种简化算法,可准确获得目标直线并减少运算量.在拐角与十字路口检测时引入凸包缺陷检测,通过算法的优化与几何条件的综合判定,做到准确检测.采用OpenCV编程,移植到Manifold嵌入式处理平台后,经实际测试证明,该算法能够达到实时分析的要求.

脚轮式全向移动平台负载变化时速度跟踪控制

针对装配有3个单电机脚轮的全向移动平台(简称平台)在不同负载下运动控制精度问题,首先建立平台逆运动学和逆动力学模型;然后在SolidWorks中建立平台三维模型并导入至Adams中建立虚拟样机;在此基础上结合模糊PID控制原理设计速度控制器,并利用Lyapunov函数法证明被控系统的稳定性;最后,在上述控制器作用下,采用Adams-Matlab/Simulink联合仿真技术对平台0%(空载)、20%、50%和100%共4种不同负载情况下的平移运动、复合运动(平动转动同时存在)两种工况进行仿真,并与PID控制效果对比分析。仿真结果表明,模糊PID速度控制器能使速度跟踪滞后时间平均减少56.25%,自转速度最大振幅平均减少46.62%,轨迹误差平均减少57%,及时有效地抑制了负载变化对平台产生的影响,使平台实际速度快速、稳定、准确地收敛于参考速度,系统具有较强的鲁棒性。

低温LNG装卸撬全向移动平台结构设计与有限元分析

针对低温LNG装卸撬转运灵活性差的问题,设计一种车载液压驱动单剪叉式全向移动升降平台。利用三维建模软件SolidWorks对全向移动升降平台进行三维实体建模,通过有限元分析软件Ansys Workbench建立有限元分析模型,对其在最高处和初始状态时受力部件升降平台、单剪叉臂以及底盘构成的整个车架进行静力学分析,并校核各部件强度。最后通过结构优化设计提高低温LNG装卸撬的灵活性,解决了低温液化LNG固定式装卸撬不利于运输和移动、机动性差、转运效率差的问题,为低温LNG装卸撬全向移动平台的研究提供理论基础。

全向移动平台运动学分析及其自适应控制器设计

在分析Mecanum轮结构及其工作原理的基础上,基于矢量分析法建立了四轮全向移动平台一般形式的运动学模型;针对常规PID控制无法在线自整定及其响应实时性有待提高等问题,采用CMAC(Cerebellar model articulation controller)+PID联合控制策略,设计了全向移动平台嵌入式自适应控制器;进行了直流电机调速MATLAB仿真及实验对比分析,并通过多组典型实验对样机运动性能进行了测试。结果表明,该Mecanum轮全向移动平台运动学模型是合理的,CMAC+PID自适应控制器动态响应速度快、控制精度高、鲁棒性好,样机能在平面内较好地实现横/纵向平移、原地旋转及全方位运动,总体性能可满足工程应用要求。

全向自行式升降平台行走机构的设计

以全向自行式升降平台为基础,全面、深入分析了以麦克纳姆轮为代表的全向移动原理,给出了详细的麦克纳姆轮廓线计算公式,在此基础上,采用ADAMS动力学仿真软件,对全向自行式升降平台的动力学特性进行了仿真分析,全面掌握了麦克纳姆轮的运动特点和受力规律。针对麦克纳姆轮运动过程中存在的问题,给出了修正方法。

基于超声波传感器的全向移动平台的沿墙控制

针对沿墙自主导航,搭建一种由全向轮、步进电机、超声波传感器以及52单片机组成的全向移动平台,分析了其运动特性。进行了全向移动平台自主沿墙导航系统的硬件设计,提出了一种全动和差动相结合的沿墙控制策略。实验结果证明:该控制策略能有效实现自主精确沿墙导航,为全向移动平台的沿墙导航控制提供了一种方法。

基于麦克纳姆轮的全向AGV移动平台控制方法研究

针对麦克纳姆轮全向移动平台运动学控制问题,建立了四轮麦克纳姆轮全向AGV移动平台模型,引入遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和Vague集相似度量理论,基于ITAE时间乘误差绝对值积分性能指标,引入遗传算法寻找最优模糊控制规则,利用Vague集相似度量推理计算最佳匹配度,进而在线动态调整PID参数,并运用于基于麦克纳姆轮的全向AGV移动平台运动学控制。仿真结果表明,与传统PID控制相比,结合遗传算法与Vague集理论的PID控制方法能有效降低系统超调量,缩短系统调整时间,使得全向AGV运动更加稳定灵活。

一种Mecanum轮全向移动平台的设计

针对传统移动平台无法满足在狭小空间内作业的问题,在对Mecanum轮结构及其工作原理进行分析的基础上,建立了其一般形式的运动学模型,并基于STM32和模糊PID自整定算法设计了一种嵌入式控制系统。由VB.NET编写了上位机软件,通过蓝牙无线控制平台的运动,并采用模糊PID自整定控制算法实现了闭环控制;经过多组典型实验,结合测距传感器,对该移动平台进行了运动性能测试。测试结果表明:该全向移动平台的运动学模型是合理的,控制系统运行可靠,样机能较好地实现平面内的全方位运动,模糊PID自整定控制算法控制精度高、实时性好,可满足工程应用要求。

基于ADAMS的Mecanum八轮全向移动平台运动学分析与仿真

针对Mecanum四轮全向移动平台承载能力的局限性,提出了一种由八个Mecanum轮协同驱动控制的全向移动平台。在此基础上,建立了Mecanum八轮全向移动平台的运动学模型,推导了其运动学方程,确定了轮子的转速、转向与平台移动速度和方向的关系,同时运用ADAMs软件进行了仿真验证分析。仿真结果表明,该平台在+x方向,45度方向,绕自身转动方向以及沿45度方向同时绕自身转动方向上运动时,仿真所得平台速度与理论计算结果基本保持一致,验证了Mecanum八轮运动学方程的正确性。该运动学方程的建立,为Mecanum八轮全向移动平台的协同驱动控制奠定了理论基础。

全向移动平台的结构设计

为适应狭窄的工作环境以及降低仓储空间成本,提高工厂移动机器人的灵活性与结构模块化,本文设计了一种基于麦克纳姆轮的全向移动平台,利用SolidWorks对全向移动平台进行了三维结构设计,并对驱动电机、减速器和液压动力单元等关键部件进行了计算选型。本文采用了模块化的设计思想,整车由轮组机构、升降机构、车架、控制柜等几个部分组成,优先使用标准化零件和产品。通过悬挂机构的创新设计,有效的解决了地面不平情况下单轮滑移问题,提高了全向移动平台的定位精度。样机的实际运行结果表明,全向移动平台的结构满足设计要求,具有制造简单、装配简易、运行灵活和高定位精度等特点,能够提高工厂生产效能与空间利用率,减少人工成本,满足现代化工厂的使用要求。

基于向量分析法对麦克纳姆轮全向移动平台的研究

随着机器人技术蓬勃发展,越来越多机器人竞赛出现。在大部分机器人竞赛中,麦克纳姆轮全向移动平台已经得到了广泛运用,其所存在的数学分析是当今全向轮中的一个研究热点。针对青少年对无法运用当下所学知识理解麦克纳姆轮运动原理这一问题,采用向量分析法分析麦克纳姆轮的运动过程,利用数学分析建立全向平移运动学模型,并在机器人竞赛中运用,实现机器人自主全向移动。基于此模型,使得青少年能够充分理解麦克纳姆轮的运动过程,正确使用麦克纳姆轮作为机器人的移动平台,并能通过简要的数学公式应用在机器人的运动控制中。与其他麦克纳姆轮运动方程相比更加通俗易懂,能够让青少年更好地运用,增强了青少年机器人竞赛的学术性,也可以提高青少年学生的创新实践能力和科学研究能力。

基于Kinect的全向移动平台视觉伺服控制研究

针对移动机器人的交互控制进行研究,利用Kinect相机获取的人体特征点信息用于全向移动平台的视觉伺服控制中。首先,对完整约束下的移动平台构型进行设计,构建平台的正逆运动学模型;其次,分析基于图像的视觉伺服控制模型,得到图像空间中特征点与笛卡尔空间平台的运动关系;再次,对伺服控制系统进行设计,提出交互中特征点的提取及选取方式,给出雅可比矩阵的深度值估计方法,讨论偏差的增益值组合对平台运动的影响;最后,选择符合条件的一组增益值对上述控制算法进行仿真,分析仿真结果,验证了控制算法的可行性。

脚轮式全向移动平台的运动控制设计与仿真

针对装配有3个单电机脚轮的全驱动全向移动平台(以下简称平台)运动控制问题,首先,采用正交分解法,根据纯滚动约束条件建立平台运动学模型;对于速度雅可比矩阵不可逆时平台处于奇异位形,失去全向移动能力的问题,通过耦合转角运动学和转向角运动学,设计耦合因子识别平台当前位形和奇异位形靠近程度,动态调节平台摆脱奇异位形。其次,采用拉格朗日法建立平台动力学模型,分析动力学Matlab仿真结果,消除转向角对平台的影响,合理简化动力学模型。最后,设计基于逆动力学的双闭环模糊PID控制策略使平台跟踪期望速度。仿真结果表明,耦合运动学模型可驱动平台产生特定运动方式摆脱奇异位形;动态耦合因子可减小转速超调量,降低驱动轮响应时间;在基于逆动力学的双闭环模糊PID控制策略作用下,平台实际速度能够快速稳定的收敛于期望速度。

基于STM32和CAN总线的全向移动平台控制系统设计

全向移动平台采用多个麦克纳姆轮独立驱动,通过轮组的转速和转向的组合,可以以任意姿态在二维平面内移动,运动非常灵活、平稳,通过位置细微调整实现精确定位和高精度轨迹控制,广泛用于自主移动机器人。为了提高全向移动平台控制的实时性和精确性,增强整个控制系统的稳定性与准确性,对该平台所采用的CAN总线网络、DMA数据传输和PID控制算法等方法进行研究。首先对基于麦克纳姆轮的移动平台进行数学建模并进行运动分析,然后为了加快传感器数据的传输,采用DMA数据传输,而且主控和电机之间通过CAN总线网络以1 M/S的速度进行数据交换。经过测试,在遥控平台全向运动的过程中,操作流畅,平台无卡顿现象,并能够快速准确的到达目标位置。满足控制系统的稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求。

基于ARM的全向移动平台智能循迹系统设计

为实现全向移动平台的智能循迹和避障,设计了一种基于进阶精简指令集处理器(ARM)控制器的全向移动平台智能循迹系统。该系统采用视觉传感器采集路径信息,通过循迹算法获得全向移动平台的移动控制参数,同时依据路径弯曲程度实时地调整移动平台当前运动速度;采用激光传感器进行测距,并对收集到的数据信息进行处理与分析,以实现避障。该设计实现了全向移动平台的智能循迹和避障。试验结果表明,基于ARM的全向移动平台能够沿预设的轨迹快速、稳定地行驶。该设计方案简单、可靠,可广泛应用于智能导航设备。

基于STM32F429的全向运动平台的运动控制

全向运动平台系统是可以实现人体在各个方位行走的2D运动平台。针对实现人体在全向运动平台稳定行走的运动控制,采用加入观测器的一阶控制算法对平台运动控制进行探究。先通过MATLAB软件进行算法的仿真,验证方法的可行性;再通过现场测试,验证控制算法的有效性。最终试验表明,加入观测器的一阶控制算法可对全向运动平台实现有效的运动控制。此运动控制策略的探究为全向运动平台的运动控制提供了一种可行的控制思路和方案。

一种全向无线供电平台设计

利用三层三相的能量发送线圈阵列实现在接收端所处区域产生全向(各角度的)均匀磁场的新型全向无线供电平台。实验中,平台由1个FPGA开发板后接1个多级缓冲器实现功率源,能量发送平台由3块有19个正六边形线圈的单层板实现,接收端由1个内嵌磁芯的螺旋线圈实现。分析了系统工作的原理和进行了必要的参数设计,并进行了不同层数、不同相位、不同方位角的实验验证。

基于uC/OS-Ⅲ系统全向型农业测控平台的设计与试验

针对目前农业移动平台的移动灵活性及工作稳定性差等问题,利用机器人运动学对Mecanum轮全向运动能力进行理论分析,研制了一种基于uC/OS-Ⅲ系统的全向型农业测控平台,用于搭载农业机器人在复杂的作业环境中实现全向移动和田间信息采集,减轻劳动强度,提高劳动效率。该平台分为五部分:机械主体部分、环境检测系统、控制系统、操作系统及动力系统;通过机器人运动学的分析与计算、Mecanum轮轮组系统与平台运动坐标系的映射关系分析,获得实现全方位运动的必要条件与最佳的轮组结构布局,进而实现了稳定迅速的全向移动能力;通过uC/OS-Ⅲ操作系统对任务进行管理和调度,实现运动平台对作业环境的温湿度、光照强度、定位信息的检测与反馈。最后进行了平台的整体实验与验证,结果表明该平台实现了全向运动并具有较高的工作稳定性。

全向移动平台控制系统设计及误差优化的研究

近年来,随着多智能体技术的高速发展,移动机器人成为各科研院所及各公司研究的重点。其中家庭服务机器人的研究成为移动机器人领域的热点方向。本文主要研究一种四轮全向移动平台,包括运动学建模、运动控制系统设计及软硬件实现,实现对移动平台的全方位移动。并采用基于里程计获取的各轮子位移转化为平台实际位姿,与给定位姿比较设计PID反馈控制器,实现误差优化,使得全向移动平台具有稳定性好、精度高、易于控制以及通用性等特点。最后通过不同的实验,验证了本文设计的全向移动平台的有效性和可靠性。

四车联动多用途重载全向转运平台研究

开展了对核电站水泵电机搬运安装工装的研究,介绍了一种四车联动多用途重载全向转运平台,主要介绍了平台系统的具体构成,并对转运平台的关键部件与关键技术进行了研究,对国内核军工工程技术的发展具有实际意义。