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。

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。

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。

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.

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。

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。

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。

全方位移动机器人编队控制研究

针对多机器人系统编队的控制问题,将编队行为分为了任务执行行为、队形保持行为、安全运行行为,并分别对各行为进行了研究,对各种传统编队方法进行了总结和比较,通过建立移动机器人的运动学模型,得到了车体运动的控制参数,提出了针对基于麦克纳姆轮的全方位移动机器人编队的基于行为的融合编队控制算法,利用Matlab软件对编队的各种行为进行了仿真。研究结果表明,该基于行为的融合编队控制算法能使全方位机器人完成编队行为,能够实现队形形成、队形保持、躲避静态障碍物、躲避机器人及驶向目标点等行为,编队基于该方法,实现迅速、可靠性高。

Mecanum轮全方位移动机器人技术及其应用

全方位移动机器人是指在地面可以进行前后、左右、原地回转等任意方向移动的机器人技术,Mecanum轮全方位移动机器人具有本体结构简单、控制性能优良、通过性好的全方位运动性能,在工程应用中得到越来越广泛关注。介绍了Mecanum轮机器人的全方位移动原理、Mecanum轮的结构设计与制造技术、精确运动控制技术、自动循迹及路径规划技术,并介绍了其在国内外军事与民用领域的典型工程运用。

基于多种控制方式的全方位移动机器人研制

介绍了自主设计的Mecanum轮全方位移动机器人及其三种控制方式。该机器人无需改变车体姿态即可实现平面内三自由度运动。根据工作环境和任务要求的不同,该机器人提供了全向自主、寻迹和遥控三种控制方式。全向自主模式下,机器人自主运动无需人为干预;寻迹模式下,机器人在标识线引导下沿规划好的路径运动;遥控模式下,机器人更加灵活能够适应更复杂环境。三种控制方式的适当选择,能够提升机器人的运动性能,同时保证系统的稳定性。

基于双环滑模控制的全方位移动机器人轨迹跟踪研究

针对复杂环境下麦克纳姆轮的全方位移动机器人工作时面临不确定性以及内外部扰动等问题,提出基于双环滑模控制的移动机器人轨迹跟踪控制方法。采用拉格朗日方法建立了麦克纳姆轮移动机器人动力学模型,提出了双环滑模控制策略来实现内外环的位置及速度跟踪,应用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性,并使用Matlab/Simulink软件进行移动平台的直线与圆弧轨迹跟踪的仿真。仿真结果表明,全方位移动机器人能够快速平滑地跟踪理想轨迹,误差收敛速度较快,系统的鲁棒性较强。此外,实物实验表明,所提算法能在外界扰动的情况下实现轨迹的跟踪控制。

微型全方位移动机器人的研制

本文介绍了采用 2毫米电磁型微马达作为驱动器的移动微型机器人 .其整体尺寸为10 mm× 6 mm× 5mm.作为微型机器人的核心部件 ,微马达采用电磁型轴向磁通结构以获得较大的输出力矩 .该马达的设计创新还在于其控制上可以在不同的阶段采用同步电机和步进电机两种控制方式 .微型机器人的控制器通过超细直径的柔性导线与机械结构相连 ,创新的结构设计使得机器人的转弯半径非常小 ,将导线连接的影响降至极小 .通过算法可以控制该机器人前进、后退、灵活转弯 .本文详细论述了该微机器人的设计、制作、结构部件和性能 .

基于Zigbee技术的全方位移动机器人本体设计

本文在"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。

全方位移动机器人的运动预测控制

针对全方位移动机器人在应用中由于延时造成控制不精确的问题,提出在机器人的运动控制中引入广义预测控制法。在基于四轮全方位移动机器人运动模型建立预测模型与运动预测控制方程中,提出了通过合理减少预测模型中的输入变量,以及将多输入多输出线性模型分解为单输入单输出线性模型,来降低其控制难度。仿真和实际应用验证了该算法能够有效地消除全方位移动机器人实时控制中延时的影响。

基于主动路标的全方位移动机器人定位系统

介绍一种新的基于红外主动路标的全方位移动机器人全局定位方法．采用光学视觉原理，通 过ＣＣＤ摄像机，经半球形反光球面，获得全方位景物的影像，采用路标方位角定位方法，计算出机 器人在相对坐标系中的坐标，从该系统在实验中的数据来看，采样频率和定位精度均能满足要求．

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。

全方位移动机器人控制系统设计

设计了mecanum轮全方位移动机器人的运动控制系统。对机器人进行了运动学建模,使用一种PD闭环控制方法提高机器人的运动精度。机器人可沿平面内任意方向和轨迹运动,使用工业摄像机记录运行轨迹,对其运动精度进行了分析。实验结果表明,电机响应速度快,机器人在300×250cm范围内最大运动误差为1.632cm,验证了该控制系统的有效性和稳定性。