单机器人SLAM技术的发展及相关主流技术综述

从主要依据的输入传感器信号入手,将目前单机器人SLAM技术分为基于距离传感器和基于视觉传感器两大类,从起源、发展、最新技术及应用分别对这两类SLAM技术做了发展历程分析。总结了现有主流技术的研究框架,对基于距离传感器的主流技术EKF-SLAM、PF-SLAM、Fast SLAM的研究内容,基于视觉传感器的主流技术特征法、直接法、RGB-D SLAM、深度学习SLAM的研究内容进行综述,总结了每种技术的运行机制、优缺点和适宜场景,并预测SLAM技术的未来发展方向。

面向室外环境的单机器人辐射场寻源算法

针对室外热辐射场、核辐射场、强电磁辐射场和声场的辐射源搜寻,提出了一种基于高斯过程回归的单机器人辐射源搜寻算法。首先将连续的搜寻环境离散化,采用高斯过程回归预测机器人邻域中的辐射强度,然后将局部路径规划考虑为一个优化问题,求取优化目标函数的最大值获得机器人的下一步路径点,最后通过多次局部路径规划引导机器人到达全局最优点。为验证所提算法的有效性,在300m×200m的室外环境中进行了实验。

一种改进单机器人类蚂蚁全区域覆盖算法研究

对基于栅格地图的单机器人类蚂蚁全区域覆盖算法进行了研究,并提出了一种改进的单机器人类蚂蚁全区域覆盖算法.在新算法中,将栅格地图中的栅格划分为‘未访问’、‘可访问’和‘不可访问’三种状态,机器人根据栅格的状态采用不同的移动策略,从而大大降低了原来单机器人类蚂蚁算法中的重复覆盖率,有效减少了机器人移动次数.最后,通过仿真实验,证明了该算法有效可行.

带单机器人的流水作业排序问题的复杂性

研究n个工件在2台机器上加工的流水作业排序问题,目标函数是使完工时间达到最小.当一个工件在一台机器上完工后到下一台机器上加工之前的时间间隔,称之为运输时间的时间间隔,所有运输均由单运输机来完成,机器人在同一时间只运输一个工件,证明对于这种特殊的排序问题仍然是强NP-困难的.

融合改进Dijkstra算法和MPC的单舵轮机器人路径规划

为提高单舵轮机器人在路径规划性能和路径跟踪精度,提出一种融合改进Dijkstra算法和MPC的路径规划算法。首先,对比Dijkstra算法和A^(*)算法两种方法获得的路径规划轨迹长度;随后,改进Dijkstra算法,替换与障碍物碰撞的子路径段,并对路径进行平滑优化处理;再者,建立单舵轮机器人数学模型,基于优化后的MPC算法,分别以直线和圆弧路径跟踪进行仿真。仿真实验结果表明,跟踪直线速度从1.19 m/s平稳到达1.91 m/s,角加速度为1 rad/s^(2),跟踪圆弧速度从1.19 m/s增加至2 m/s,角速度平稳变化;最后,通过样机实验结果表明,MPC算法能够使得单舵轮移动机器人运动高度贴合改进的Dijkstra算法路径规划的轨迹,且行驶平稳。

基于时序Petri网的机器人柔性作业车间无死锁调度优化算法

研究了一类源于芯片生产等智能制造领域的机器人柔性作业车间调度问题。针对该类问题在算法设计过程中,需要同时考虑工件加工、机器人运输和死锁求解等带来的问题,提出了一种基于时序Petri网的无死锁调度优化算法。首先,对问题进行时序Petri网建模,提出了一种基于Petri网变迁串的解表示形式,以方便死锁求解和算法寻优;其次,通过对问题死锁的结构分析和分类,提出了一种死锁判断和求解算法,并证明了算法可在多项式时间内求解任意类型死锁,同时也能在一定程度上保证解的优良结构;最后,提出了问题的一种离散蜂群算法求解方案,在算法寻优过程中进行实时死锁求解以保证解的可行性和较快的收敛速度。不同规模实例的数值实验和与问题最优解及最优解下界的比较分析表明,提出的算法对不同类型实例都体现了较好的性能和较低的时间复杂度。该研究为复杂作业车间实时调度问题的算法研究提供了新思路和方法。

仿婴猴单腿弹跳机器人结构设计与实现

针对弹跳仿生机器人存在的主要问题,结合婴猴体型小且具有平稳暴发弹跳的特点,提出了一种仿婴猴单腿弹跳机器人,对其主要结构和控制系统进行了设计。通过分析婴猴的腿部结构,基于Stephenson六杆机构原理,设计了一种仿婴猴机器人腿部的平面八连杆机构,并对其轨迹进行优化,获得了具有最佳弹跳能力的杆长参数;对机器人弹跳的3个方向进行控制调整,利用双闭环反馈控制系统实现了机器人在起跳、腾空、落地时姿态的稳定;最后,建立了机器人的实物验证模型,整个机械装置质量为395.5 g,整体高度为250 mm。实验结果表明,该仿生单腿机器人可实现连续稳定的跳跃,最高弹跳速度可达20 m/s,弹跳高度为100 mm时的响应时间为0.1 s。

液压支架单连杆机器人自动化焊接工艺的设计与应用

针对液压支架单连杆原来只能由人工和单个机器人焊接,焊接产品不完整、焊接效率低、单个产品装卡编程时间过长的问题,设计了液压支架单连杆机器人自动化焊接工艺。对该机器人自动化焊接工艺的基本原理、关键技术、工艺流程进行了分析,并完成制造星村煤矿液压支架共404 t结构件焊接,有效地提高了液压支架单连杆生产的智能化和安全性,经济效益显著。

单腿三维跳跃机器人动力学建模及控制

在三维环境中实现连续、稳定和准确地跳跃是单腿跳跃机器人的研究难点,课题组设计了一种质心可准确抵达三维空间中目标位置点的单腿跳跃机器人。基于弹簧加载倒立摆(SLIP)动力学模型,实现了对机器人起跳速度的控制,使可控连续跳跃成为可能;基于反作用轮倒立摆(RWP)动力学模型和角动量守恒定律,实现了在3个惯性尾辅助下的三维姿态实时控制;集成SLIP模型,RWP模型和课题组提出的落地后转向策略,设计了机器人质心可精确到达预期三维目标点的连续跳跃算法。仿真结果表明:该单腿跳跃机器人可实现在三维环境中的连续、稳定和准确跳跃,从而验证了课题组提出的三维跳跃动力学模型及其控制算法的可行性。

无偿供者机器单采血小板前后血液参数多因素分析

目的 考察无偿供者机器单采血小板前后的血液参数的变化及其对血小板采集的影响。方法对机器单采血小板的供者作采前、采后即刻及采后 1h的WBC、Plt、HCT、MPV的测定 ,进行统计学分析。结果 供者不同时刻的血液参数 ,除MPV外 ,其余均发生显著变化 ,并且同采集的血小板的量高度相关。结论 血液多因素的相关性 ,提示对机器单血小板供者的筛选应充分考虑身高、体重等因素 。

基于SLIP模型的液压驱动单腿机器人竖直跳跃控制

针对液压驱动足式机器人竖直跳跃控制,提出一种基于SLIP竖直跳跃动力学模型实现液压驱动机器人竖直跳跃的控制策略。分析SLIP竖直跳跃动力学模型并求解其动力学微分方程得到质心运动轨迹,将关节型单腿机器人竖直跳跃髋部的运动轨迹映射到SLIP模型质心的运动轨迹,通过机器人运动学逆解得到机器人关节运动轨迹,以此驱动关节运动;同时建立关节型单腿机器人竖直跳跃动力学方程和液压驱动执行器动力学方程,应用MATLAB/Simulink软件进行动态跳跃控制仿真并进行样机试验。研究结果表明:基于SLIP竖直跳跃动力学模型的控制策略可实现液压驱动单腿机器人持续稳定的竖直跳跃,为足式机器人动态步态行走控制研究提供参考。

基于模糊PID的单连杆旋转机器人鲁棒控制

针对由无刷直流电动机驱动的单连杆机器人的鲁棒控制问题,采用一种基于参数自整定模糊比例积分微分(PID)控制器用以控制系统。以机械臂的位置误差和误差变化量作为输入,通过模糊PID位置控制器输出参考电流值。将参考电流值与实际电流值进行比较,通过模糊PID电流控制器输出选通脉冲信号的占空比。驱动器根据占空比来控制电动机转速,以此实现机械臂位置控制。仿真和实验结果表明,该控制系统能够精确地控制机械臂转动,且对重力引起的转矩变化具有较好的鲁棒性。

单关节机器人伺服系统的建模与仿真

为了深入研究机器人驱动系统,需要进行单关节机器人伺服系统的建模与仿真。首先对单关节机器人的规划轨迹、机械结构、电气结构和控制器分别建立数学模型;然后根据数学模型在MATLAB/Simulink平台上搭建伺服系统的仿真模型;最后对仿真结果做了分析,为机器人系统的优化设计与调试提供了有效模型和依据。

单腿跳跃机器人的被动动力学仿真

利用庞加莱映射将机器人周期轨道的分析转化为庞加莱截面上不动点的分析,通过修正的牛顿-拉夫森法,并结合模拟退火算法提供的初始值来进行数值求解,得出了给定初始状态条件下的基于SLIP模型的单腿跳跃机器人的被动动力学周期轨道.所得结果可为相应控制器设计提供参考.

基于粒子群优化算法的单腿机器人膝踝协调运动控制

针对三段式冗余单腿机器人的高能效运动问题,通过采集人体跳跃的运动学数据,分析人体在跳跃中膝踝关节的做功机理,提出冗余单腿机器人在跳跃中膝协调运动的定义,研究基于粒子群优化算法(Particle swarm optimization,PSO)搜索算法实现膝踝关节协调运动的优化方法,优化结果验证了膝踝关节协调运动规划算法的高能效性。通过仿真试验,实现了单腿机器人膝踝协调的连续跳跃运动,验证了规划算法和控制算法在跳跃中的有效性,通过实物试验验证了算法的有效性和鲁棒性。

足式机器人单腿跳跃仿真与实验

针对跳跃运动足地冲击大的特点,基于仿生学设计一种液压驱动四足机器人单腿,分别建立单腿着地相和飞行相的运动学和动力学模型。为了满足单腿跳跃性能要求和减少足地冲击,提出基于三次曲线轨迹跟踪的跳跃方法。使用MSC.ADAMS和Simulink对单腿竖直跳跃过程进行仿真,并搭建了单腿竖直跳跃实验平台和闭环控制系统。

单腿跳跃机器人动力学建模与仿真验证

基于SILP模型,建立了新的单腿跳跃机器人模型,并分别对模型的支撑相、飞行相两个连续运动状态,以及着地瞬间、起飞瞬间两个冲击运动时刻进行建模.通过分析比较,结合数值方法验证了建模的正确性.

加权最小范数法在单冗余度机器人容错算法中的应用

利用梯度投影法对冗余度机器人进行容错轨迹规划时，常常导致关节速度变化较大，为解决这一问题，将加权最小范数法引入到容错轨迹规划中．理论分析及ＢＵＡＡ－ＲＲ七自由度机器人的仿真研究结果表明，利用加权最小范数法可以获得更平滑的关节速度，这说明它是一种有效的容错轨迹规划算法．

机器单采血小板的献血反应及其护理

目的:探讨机器单采血小板的献血反应及其护理中的注意事项。方法:早期发现单采血小板时献血反应的各种先兆症状,并做到对症用药及时处理。结果:本组有13例由于单采血小板时出现献血反应的献血者,通过及时准确的对症处理及必要的护理;在最短的时间内恢复常态。结论:机器单采血小板,对献血者来说是相对安全可靠的,通过主动、及时、有效的治疗和护理方法能够避免献血反应的发生。