足式越野机器人集群系统关键技术与应用展望

足式机器人作为典型的地面移动机器人之一,其越野能力和智能水平不断提升,将足式越野技术与集群技术深入融合,是未来无人化装备发展的重要趋势之一。首先分析了群体仿生学机理、单体足式越野机器人、集群感知与协作和集成演示与应用等方面的研究现状,提出了足式越野机器人集群系统面临的技术挑战和科学问题,从足式越野机器人高机动越野、群体自组织机理与集群协作决策控制、群体协同态势感知和通讯自组网与应用验证四个方面深入剖析了亟待解决的核心关键技术,最后对足式越野机器人集群在军民领域的发展前景提出了设想和建议。

一种用于小型电控越野机器人的克里斯蒂悬挂特性研究

针对小型电控越野机器人的应用需求,采用一种克里斯蒂悬挂形式的机械结构,结合力学模型与非线性规划来求解悬挂中几何结构参数最优解,利用动态微分方程分析悬挂弹簧处的时间与位移调节过程,解决悬挂系统的特性参数选取问题。根据与动态响应仿真结果的对比,选取临界阻尼进行悬挂弹簧系统的参数调整,得到相应的弹簧刚度系数与黏性阻尼系数,实现悬挂系统特性参数的优化。

气垫式越野机器人土壤参数识别算法及其采样点选取规则

正确地在线识别土壤参数是软地面越野机器人运行性能优化和控制的基础,其实施需要解决多解问题和准确性问题。利用气垫式机器人的垂向力控制自由度,提出g算法对3个土壤推力参数进行解耦和识别,能够解决多解问题。g算法的实施需要确定3个采样点,需要限制由状态噪声和测量噪声引起的土壤参数估值误差,因此有必要建立合理的采样点选取规则。其方法如下:将估值误差的减小具体表征为3方面,经数学推理分别建立采样点选取规则,再得出折中方案。结合一个工程实例进行了不同状态噪声和测量噪声水平下的估值准确性试验。试验结果表明:①在各种噪声水平下,尽管存在或多或少的误差,g算法均能够识别出3个土壤推力参数;②在各种噪声水平下,根据选取规则得到的理想采样点组合相对于随机组合具有明显优势;③系统的非线性导致状态噪声和测量噪声均对g算法的估值准确性有较大影响。上述结果显示出针对气垫式越野机器人提出g算法及其采样点选取规则的必要性和可行性。

气垫式越野机器人土壤参数分步识别

土壤参数在线识别需要解决由多参数耦合引起的估值多解问题以及由状态噪声和测量噪声引起的估值准确性问题。为了解决估值多解问题,利用气垫式越野机器人的垂向力控制自由度,分别设计g-EKF算法、对数均值法和最小二乘法对3个推力相关土壤参数、3个垂向接地压力相关土壤参数和2个推土阻力相关土壤参数进行分步识别。为了解决估值准确性问题,在第一步g-EKF算法中,采用采样点选择、样本重排和测量值修正等多种措施抑制状态噪声和测量噪声的影响;在第二步对数均值法中,利用对数变换抑制非对称分布噪声对均值计算的影响。开展多角度的试验研究,包括各步估值算法的可行性和准确性、分步估值准确性的递次影响、土壤参数估值准确性对能耗优化的影响。试验结果表明,在各种噪声水平的工况下,提出的土壤参数分步识别策略及相应算法均能够有效解决多解问题和准确性问题。

一种新型宽轮式越野机器人

设计了一种面向野外环境的全对称宽轮式越野机器人,具有单自由度的中间轴连接结构,内部驱动完全被外轮保护,简化结构的同时增强了地面适应性。基于机器人运动特性分析建立了机器人运动学模型,并利用ADAMS软件仿真验证。实验表明,机器人动作灵活,具有良好的地面适应能力和越野能力。

基于气垫式越野机器人参数识别算法及其采样点选取规则的必要性和可行性

对土壤参数的识别是软地面越野机器人运行性能进行优化的关键要素,而且在实施的过程中还要对准确性问题以及多解问题进行处理。根据气垫式越野机器人的垂向力控制自由度,通过g算法可以对土壤推力的个别的参数进行识别,这样就解决了软地面越野机器人运行的各种问题。另外,要实现g算法就需要有三个采样点,还要对测量噪声以及状态噪声导致的土壤参数估值误差进行限制,所以设立采样点的选取规则非常必要。本文通过对不同测量噪声以及状态噪声水平下的估值准确性试验结果的介绍,论述了气垫式越野机器人参数识别算法及其采样点选取规则的必要性和可行性。

基于双目视觉的越野机器人硬件系统的设计与实现

本文首先简单介绍了越野机器人特点和现在研究发展的现状。针对存在的问题，通的实验研究设计出越野机器人硬件电路系统，提出一种采用CCD图像传感器的双目视觉越野机器人系统，为障碍物检测研究搭建实验平台。

越野机器人多杆悬架的越障分析

从机构学原理出发,对越野机器人悬架机构末端作用点的运动耦合特性进行了定量分析,得出该悬架可跨越2.35倍车轮直径高度的障碍。构建了悬架翻越凸台型障碍的模型,分析了悬架越障机理,得出车体主动力决定悬架的越障高度和车轮主动转动引起的摩擦力可提高越障性能的结论。

全地形工程越野机器人设计

工程越野机器人属于机构及控制结合的机械创新实验设计项目,该装置的设计不仅要满足机构的动作要求,而且需要结合控制及编程技术,以最简单的机构实现能顺利通过不同场地障碍物的要求。文章在主要零部件不超出"探索者"模块化机器人组件设备要求的范围内,经原型设计、装配、调试、运作,设计并完成了无任何形式的远程控制干预,靠自主控制能顺利通过十种不同特点、不同难度的障碍物的机器人小车。

基于STM32的越野搬运机器人的设计

随着智能技术突飞猛进的发展、教育理念的不断更新,综合了对人工智能、计算机、自动控制、图像处理、传感器的机器人技术需求也在高速发展。本文所设计的越野小车,通过黑箱法得出其总功能,功能元求解获得最优解。继而对机械结构、硬件选型、软件设计三个部分采用模块化设计,设计制作出一款高可靠、低功耗且操作便利的越野搬运机器人以适应教育理念的更新迭代。

一种新型轮履耦合机构的研究及其运用

针对目前城市、沼泽等复杂地形对小型越野机器人的运动需求,将轮式的高机械效率与履带的高通过性等优点相结合,得到一种新型的移动机构。此机构将主轴与轮板进行轴向固定作为轮式运行,履带式运行则通过空套安装在轮板内的主轴上带动主动轮运行。利用舵机同时带动两套离合器完成对轮板与主轴的结合与分离,其特点是结构非常紧凑,可快速转换运动方式,且轮子内部不存在原动件。