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。

物流仓储中单舵轮叉车机器人的轨迹跟踪研究

针对传统AGV叉车机器人运动控制方案存在的定位精度低和行进轨迹偏差大等问题,提出一种基于双种群蚁群算法的单舵轮叉车机器人运动控制方案.先构建两组坐标系,即全局坐标系和局部坐标系,判断出叉车机器人的相对位置变化,利用所构建的运动学模型和实时通信数据结果,实现对叉车机器人当前位置的准确定位;在最优行进轨迹选择方面,通过划分双种群的策略发挥出精英个体在路径迭代寻优方面的优势,同时通过与主种群之间协同信息素的实时交互,避免精英个体陷入局部最优解,确保精英个体在全局范围选择最优的轨迹路径.实验结果表明:提出的轨迹跟踪方案定位精度偏差值更小,效率高且选择的路径为最短运动轨迹.

四舵轮移动机器人分段预测路径跟踪系统研究

针对四舵轮移动机器人路径跟踪特点,使用工控机、运动控制卡,基于Visual C++平台开发了一种移动机器人路径跟踪系统。针对四舵轮移动机器人构型,采用速度-几何法建立了机器人运动学控制模型。提出了一种基于最优控制的分段预测路径跟踪算法,避免了对所需参数进行试凑的同时,降低了车体远离目标路径情况下的距离偏差最大超调与纠偏总步数。路径跟踪实验表明,应用所提出的分段预测路径跟踪算法的移动机器人可以较好地跟踪目标路径,相比未使用分段预测路径跟踪算法的多步预测控制,其位置偏差最大超调降低了29.81%,达到35.563 mm,纠偏用时降低了38.10%,达到13 s,且定位精度达到11.292 mm、0.51°,可以较好地满足四舵轮移动机器人定位需求。

基于改进BP-PID算法的双舵轮AGV运动控制技术

针对双舵轮AGV的运动控制技术进行研究,首先建立了双舵轮AGV的简化运动学方程;然后针对其控制的复杂性和非线性特点,提出了一种BP-PID控制算法,使用动量因子对网络的学习率进行优化,抑制网络训练中出现的振荡。在控制系统训练完成后对其进行了仿真,并基于双舵轮AGV样机对控制算法进行试验验证,试验结果验证了所提控制算法的有效性。该控制算法提高了双舵轮AGV运动的控制精度和稳定性。

基于舵轮系统的电动叉车行走动力控制系统研究

电动叉车的市场需求日益增加,本文旨在对电动叉车动力控制系统进行设计研究。提出一种四驱四转向的舵轮底盘门架式电动叉车,说明液压作业工作原理。并根据舵轮转向轮系的特点,设计出桥式叉车直行模式驾驶模式、斜型模式和原地旋转驾驶模式。设计基于前馈PID控制策略实现电动叉车速控制,依据电机外特性曲线,对驱动电机进行扭矩分配,并通过动力学建模,simulink仿真,验证该策略控制的可行性。

全向式舵轮移动平台控制系统设计

针对普通全向轮接触面积小容易打滑和震动的缺陷,设计了全向式舵轮移动平台控制系统。该系统采用STM32F407ZET6单片机作为主控芯片,使用4组舵轮构成移动平台的整体,其中每一组舵轮都由2个电机和1个绝对值编码器构成,通过CAN总线对移动平台的8个电机进行控制。整个系统通过陀螺仪来确定全向式舵轮移动平台自身姿态和角度,使用串口通信来读取全场定位的数据并对其数据进行处理,通过AD采样,得到激光测距传感器输出的模拟电压信号,单片机再将电压信号处理后得到位置数据,经过PID算法形成闭环控制系统,采用遥控器实现对移动平台的控制。

舵轮式玉米免耕精量施肥播种机设计与试验

玉米播种过程中,由于种子与排种管、开沟器的碰撞和机组前进的共同作用,使得种子落地的位置随机,造成播种均匀性差问题,为此设计了舵轮式玉米免耕精量施肥播种机,主要由秸秆粉碎还田与苗带清整装置、舵轮勺盘式穴播器等组成。舵轮勺盘式穴播器由舵轮式穴播器和勺盘式排种器集成在一起,发挥勺盘式排种器精量取种和舵轮式穴播器定点投种的优势,实现玉米等株距精量播种。采用秸秆粉碎还田与苗带清整装置旋出施肥沟,由外槽轮排肥器完成施肥。通过田间试验表明:播种、施肥平均深度分别为52.1 mm、70.5 mm,出苗率达到95%,提高了播种质量,较好地满足了我国北方一年两熟区保护性耕作技术的需求。

单舵轮AGV路径跟踪控制器设计

路径跟踪是AGV的关键技术之一,是AGV平稳高效运行的保证。单舵轮AGV是一种常见的结构形式,现有的路径跟踪算法大多复杂度较高,难以满足实际应用的需求。文中针对单舵轮AGV的运动特点及结构特征构造了运动学模型,分析了路径跟踪问题的实质。利用Lyapunov直接法,通过构造函数得到使系统渐近稳定的控制律,并且以导航传感器返回的与预定路径的误差作为输入变量,以舵角的偏转角度作为输出变量,设计出单舵轮AGV的路径跟踪控制器。考虑到车身长度与实际运动过程中AGV舵角摆动频率对控制效果的影响,在控制器中加入了模糊控制的思想。结果表明该算法简单有效,实现了AGV对路径跟踪的要求,提高了AGV的运动性能,取得了理想的应用成效。

基于ROS和全向舵轮驱动的移动机器人系统设计

本文设计了一种基于机器人操作系统(ROS)和EtherCAT的双舵轮全向移动机器人控制系统。首先建立双舵轮对角驱动移动机器人运动学模型;采用Xenomai实时内核和IgHEtherCAT主站技术设计机器人底层驱动;在ROS平台下,以movebase为核心设计机器人导航规划层,导航数据源由惯性测量单元、编码器和激光雷达获取;利用Qt设计远程客户端人机界面,主要包含控制窗口和数据库等界面;最后,针对构建的全向移动机器人进行自主导航实验,实验结果验证了所设计系统的实用性。

单舵轮AGV路径跟踪控制方法的研究

针对单舵轮AGV路径跟踪问题,建立了其运动学模型和位姿误差模型,以位姿误差和前馈控制作为输入,以舵轮速度和舵轮偏转角作为输出,设计了单舵轮AGV的路径跟踪控制器。考虑到参考路径在直线与标准圆弧过渡处的曲率突变对单舵轮AGV路径跟踪精度和平稳性的影响,设计了一种基于连续曲率曲线的局部路径规划方法,并应用于路径跟踪控制器中。通过仿真和样机实验,单舵轮AGV在稳定状态左右摆差可达,验证了该控制方法的有效性和可行性。

单舵轮AGV路径跟踪方法的研究

路径跟踪是AGV的基本功能模块之一,其主要功能是根据导航传感器的返回信号,实时计算并修正行走位置偏差,使AGV沿规定的导引路径行驶。其中,实时定位方法是路径跟踪技术的基础与核心。本文针对单舵轮AGV,提出了一种基于编码器信号计算的三自由度实时定位方法,通过定位信息互补,可以使AGV路径规划更加灵活,定位精度得到提高。

基于双幂次趋近律的单舵轮AGV双闭环轨迹跟踪滑模控制策略

为了实现单舵轮自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)轨迹跟踪的快速稳定响应,设计了一种基于双幂次趋近律的单舵轮AGV双闭环轨迹跟踪滑模控制策略。建立了单舵轮AGV的运动学模型,构建包括外环位置子系统和内环姿态子系统的双闭环轨迹跟踪控制方案;采用基于双幂次趋近律的滑模变结构控制算法,分别设计了前轮速度和前轮转角控制律,并利用李雅普诺夫稳定性理论分别对所设计的外环位置子系统和内环姿态子系统进行稳定性证明;MATLAB软件仿真结果表明,相较于基于指数趋近律的单舵轮AGV双闭环轨迹跟踪滑模控制器,基于双幂次趋近律的单舵轮AGV双闭环轨迹跟踪滑模控制器在保证单舵轮AGV轨迹跟踪稳定性的同时具有更快的响应速度。

舵轮式杠杆开启穴播器的设计分析及穴孔形状仿真模拟

针对插入式穴播器滚压开启机构不可靠且易出现漏播和撒种问题,设计出一种新的鸭嘴开启机构,即挡块—杠杆开启式机构。介绍舵轮式杠杆开启穴播器的结构组成和工作原理,建立其机械结构参数的设计方法,并用ADAMS软件进行穴孔形状的样机试验,试验结果表明穴孔形状受到入土成穴器入土深度、滑移率影响。

舵轮图H_n的k-边优美指标集

讨论了舵轮图Hn的边优美指标集问题.对n≡0,1,2,3,5mod 6,完全确定了它的边优美指标集;对n≡4mod 6,给出了它的一类边优美标号.

轮图与舵轮图的超边优美标号

1994年,Mitchem和Simoson在研究标号图的问题时,提出了超边优美图的概念。在随后的研究中,一些图被证明具有超边优美性质,同时关于超边优美图的一些猜想也被提出。本文利用递归方法构造了轮图Wn与舵轮图Hn的超边优美标号,证明了这两类图是超边优美图。

基于交、直流驱动系统的单舵轮自动导引小车动力学分析

根据单舵轮自动导引小车(AGV)具体形状和几何参数,应用Solid Works软件建立了整车模型,导入ADAMS动力学仿真软件建立虚拟样机,并根据电机参数构建交、直流两种驱动系统条件下的step驱动方程,对比AGV在两种驱动方式下的速度及加速度时间曲线,研究两种驱动方式对单舵轮AGV运动性能的影响。研究表明,在交流驱动系统条件下,单舵轮AGV能够获得更好的运动性能。

基于双舵轮驱动的全向搬运装备设计

顺应构建现代化军事物流体系趋势,围绕一线部队导弹仓储搬运保障能力提升,旨在解决因人员编制缩减、任务量增加带来的劳动强度大、作业效率低问题,设计了一种基于双舵轮驱动的全向搬运装备,提出了关键部件的快速设计、选型的工程方法,并初步分析了双舵轮驱动情况下运动模式及其运动参数,通过爬坡试验、速度及转向试验、续航试验等典型工况试验,对全向搬运装备的设计性能进行了实际考核,验证了全向搬运装备的应用工况适应性,对部队库房开展基于舵轮结构的全向搬运装备的普及应用,具有较好的示范意义,对未来进一步智能化仓储物流装备普及应用具有一定的基础探索价值。

单舵轮自动导引小车转向状态分析

建立转向控制系统,并针对自动引导小车在转向过程中的角度不精确问题,提出一种逐步逼近的方法,由此可以很大程度上减小转向角度的误差,从而可以有效提高转向精度。对这种集驱动与转向于一体的三轮式自动导引小车进行运动学分析,确定其转弯半径;通过动力学分析,建立其车体与驱动轮的动力学模型,对其进行MATLAB仿真,从而得出,驱动力矩随着车辆行驶速度的增大而逐渐减小,转向力矩随着偏转角度的减小而减小。

双舵轮自动导引车轨迹追踪控制算法

为提高双舵轮自动导引车(automated guided vehicle, AGV)轨迹跟踪控制性能,设计了基于模型预测控制的轨迹跟踪控制器。以双舵轮自动导引车为研究对象,首先建立自动导引车运动学模型,求得车体转弯半径,并重点分析双舵轮自动导引车转向优势;然后,对双舵轮导引车建立了基于模型预测控制的轨迹跟踪模型,并考虑车体运动性能指标及各类约束,最后通过仿真实验验证了模型预测控制算法用于双舵轮自动导引车的可行性,且分析了控制时域权重和预测时域长度两项模型参数对系统性能的影响;与基于比例-积分-微分轨迹跟踪控制器的自动导引车进行轨迹跟踪对比仿真实验。最终实验表明,采用该模型预测控制器可以满足各类约束条件,高效精准完成对连续大曲率目标路径的有效跟踪,同时具有较高的实时性和鲁棒性。

单舵轮AGV小车直线制动横向稳定性分析及优化

单舵轮AGV小车在直线制动时会由于惯性力矩作用而有侧滑趋势,使得小车制动时存在安全隐患。为解决这一问题,以BJ311型单舵轮AGV为原型,创建了小车直线制动时的受力模型,在此基础上分析并推导出小车直线制动时空载与满载时的制动力、地面支撑力、侧偏力和横向摩擦力的公式。将模型的相关参数代入公式中得出制动距离与侧偏力和横向摩擦力的定量关系,结合已得公式可知要控制制动距离的长短。需根据实际作业场地情况调节货物的摆放方式和高度等来控制质心位置,且根据实际情况控制制动速度和加速度的大小。