基于改进运动原语生成的陆空两栖机器人Kinodynamic A^(*)算法

针对Kinodynamic A^(*)算法采用统一的运动原语生成,在陆空两栖机器人上应用时存在机动性无法充分发挥等问题,提出了基于改进运动原语生成的陆空两栖机器人Kinodynamic A^(*)算法。该算法从考虑陆、空模态运动能力差异出发,通过以下三个方法改进陆空两栖机器人Kinodynamic A^(*)算法性能。首先是基于动力边界决定状态空间加速度输入,差异化生成陆、空模态运动原语;其次是基于动力学约束剪枝,确保运动原语不超过速度边界;最后是构造轨迹优化代价函数优化轨迹平顺性、安全性及机动性。在仿真场景下的结果表明,所改进的算法在将空中平均速度提高了54.1%,平均路径总时间降低6.7 s,路径总代价降低22.00%,且算法运行时间降低0.069 s,充分发挥陆空两栖机器人上的强机动能力与高续航能力。

基于图搜索的陆空两栖平台3D路径规划算法

为了解决陆空两栖平台路径规划能效与寻径效率问题,提出了一种基于图搜索算法的全局路径规划算法。考虑了空中飞行能耗与地面行驶能耗模型的不同,结合起飞阈值、地面移动成本系数、空中移动成本系数等参数决定模态切换机制,在遇到难以越过的障碍时使用逃脱算法脱困,当允许地面通过时优先采用地面行驶的方式到达目标点以提升寻径效率与能效。为验证该算法,分别建立了针对陆空2种模式下的能耗模型,在现有交通规则约束下完成城市场景和虚拟迷宫测试。结果表明:本算法的搜索效率相较于对照组算法提升了30%以上,有效提升搜寻效率的同时降低了能量消耗。

基于智能视频技术的陆空两栖消防侦察系统设计

针对火场智能化侦察需求,提出了一种基于智能视频技术的陆空两栖侦察系统设计方案。该方案设计了陆空两栖消防侦察机器人,具备空中飞行和陆地行走的两栖运动。同时,提出了基于深度学习的智能视频火场探测技术,实时探测火场火源信息。该系统可应对复杂火场环境,开展火场实时智能侦察,具有良好的消防实战应用前景。

陆空两栖无人机控制系统设计与实现分析

现阶段,无人机技术在世界范围内得到了广泛应用,其发展速度也不断加快,无人机有着传统有人驾驶飞机不具备的优势,可以完成一些高难度的工作任务,因此在很多领域都有广泛应用。而在无人机技术应用中,提升机器设备的可靠性至关重要,这对无人机能否有效完成指定任务具有很大影响,也涉及无人机的重复使用。数据统计显示,无人机起飞和着陆时间占据总任务的2%左右,不过起飞着陆中的事故发生率却比较亀对此,必须要提升无人机起飞和着陆控制效果,降低故障发生率。本文研究陆空两用无人机控制系统设计思路和方案,为无人机的有效控制目标实现提供一些思路和指导。

陆空两栖无人机系统的设计与实现

文章设计了一种陆空两栖无人机系统,该系统主要由小车和无人机组成,能够自主切换地面和空中两种运动模式,具备基本的导航和避障等功能,可在复杂的室内环境中进行精确定位和稳定控制。在硬件方面,陆空两栖无人机系统采用高性能的电机、传感器和飞控系统等器材,实现了小车的自动巡航、避障和无人机的自主飞行功能,并使小车和无人机协同工作;在软件方面,文章开发了自主控制算法和指令集,实现了系统的总体控制和调试。经实验和数据分析发现,该系统具有较高的实用性,在民用、科研等领域拥有广阔的应用前景。

陆空两栖机器人飞行控制系统设计

设计了一种以旋翼为基础适应城区室内侦察的陆空两栖机器人,对陆空两栖机器人控制方案进行了分析,并建立了机器人飞行系统动力学模型.运用以李雅普诺夫稳定性理论为基础的逐步后推控制设计方法,对陆空两栖机器人飞行系统各个通道的控制律进行了设计.在Matlab软件环境中进行了仿真,得到飞行系统各通道响应曲线,表明飞行系统能够完成预定动作,证明了控制率的有效性.

新型陆空两栖平台技术发展与趋势

阐述了国内外最新陆空两栖平台的技术发展现状,对典型陆空两栖平台的技术特点、结构原理、性能参数、关键技术等进行了说明。重点提炼分析了其关键技术、难点和构型,并从5个维度进行了分类研究,对其发展趋势和前景作出归纳和展望。

陆空两栖侦查机器人结构设计

充分考虑侦查机器人材料、结构和刚度,以及侦查机器人越障、飞行、灵活性、稳定性、安全性等要求,设计了陆空两栖侦查机器人传动方式、行走机构等关键环节。

陆空两栖农业信息采集机器人设计

针对农业信息采集过程的越障需求,设计了一种陆空两栖的农业信息采集机器人,主要包括外部信息采集系统、内部信息采集系统、运动控制系统、控制器及数据收发系统。该机器人通过飞行机构提高机器人的越障能力,实现农业信息的全方位采集,采用PID控制算法实现陆地和飞行姿态的控制,提高了机器人的运动稳定性。试验结果表明:机器人可以实现陆地和飞行的控制,且可实现对农业信息的传输,能够满足农业人员对于农业信息采集的要求。

一种小型陆空两栖机器人的选型分析与结构设计

为了适应灾害救援、资源勘探、野外侦查等复杂作业、复杂场景、复杂地形产生的特殊需求,文章研究了一种小型陆空两栖机器人的总体构型及其结构设计;首先根据该机器人要能实现陆地低角度侦查和空中高角度侦查的使用需求,确定该机器人要兼具地面运动能力和空中运动能力,其功能是地面机器人和飞行机器人的有机结合,据此分别探讨了一体式和组合式两种设计方案,进行了机构的构型分析;在一体式构型方案中,对两自由度结构腿和三自由度结构腿分别进行了阐述与分析;最后综合对比了一体式构型方案和组合式构型方案,通过对优缺点的综合对比,得出组合式构型方案在功能性、实用性和稳定性等方面具有明显优势,为该机器人物理样机的研制提供了可靠、可信的依据。

基于STM32的陆空两栖机器人控制系统开发

针对应急侦查对机器人长航时和全方面现场侦查的要求,设计了一种基于旋翼和履带结构的陆空两栖机器人,它同时具有飞行和地面运动能力。机器人控制系统以STM32F407为核心,完成了飞行运动和地面运动控制系统的硬件设计。以嵌入式实时操作系统为平台,设计了基于四元数和PID控制器的机器人控制系统软件。最后,搭建了陆空两栖机器人平台。实验结果表明,所设计的控制系统可有效进行机器人的飞行和地面运动控制,可实现增加航时和全方面侦查的要求。

微小型陆空两栖机器人地面移动控制方法

针对复杂环境中移动机器人的越障需求,设计一种微小型陆空两栖机器人,构建控制系统,建立机器人地面移动运动学模型。基于平方根球面单形无色卡尔曼滤波器进行位姿状态估计,采用模糊PID实现了机器人的运动控制。仿真实验结果表明,该控制方法能够有效地控制机器人的运动。

国外陆空两栖平台发展研究

论文介绍了一种新型陆空两栖平台,解析了其发展历程和技术特点,分析了其对部队作战能力的影响。

小型陆空两栖系统控制及模式转换

陆空两栖无人系统的设计克服了无人机巡航耗电量大、无人车运动易受限制的缺点,通过灵活的转换系统的控制模式,使系统能够穿越不同地形,适用于多种复杂环境下的侦查探测。两栖系统的陆空运动控制既独立又要相互结合,陆地运动实现速度匀速控制及位移控制,空中运动实现系统飞行高度控制及稳定悬停,运行过程中根据多传感器信号实现模式转换控制。设计系统分别采用陆空两种比例积分微分控制算法,通过MATLAB/Simulink完成仿真,同时通过状态工具箱设计完成模式转换模块,实现一体化控制。仿真结果表明陆空两种比例积分微分算法均得到较好的控制效果,模式转换控制能够有效地完成系统的陆空运行模式转换。

采用陆空两栖搭载平台的环境监测系统设计

采用陆空两栖搭载平台设计了一个环境检测系统,介绍了该系统的总体结构,阐述了其控制及监测部分、机械及软件部分的设计方案。

陆空两栖机器人的结构设计与运动控制研究

多旋翼无人机具有移动速度快、活动范围广、机动能力强等特点,但是由于耗电量大,导致续航时间较短往往不能满足工作需求,而地面履带车耗电量小,可长时间执行任务。鉴于此,设计了一种由四旋翼飞行器和履带车有机结合的陆空两栖机器人,运用SolidWorks/Simulation对机器人的机械结构进行了设计与应变力分析;设计了PID控制律,并建立基于Matlab/Simulink的运动控制模型,最后对机器人进行运动控制仿真。结果表明,该陆空两栖机器人运动性能良好,且工作时间持久,有广阔的应用前景。

小型陆空两栖无人机的结构设计与试验

本文提出了一种小型陆空两栖无人机的结构,主体主要包括一种伸缩式四旋翼结构与四轮式行走机构,四旋翼部分创造性的提出了一种可伸展式结构,其能在飞行模式时展开旋翼飞行,在陆地行驶时,四旋翼收合进行避障;四轮式行走机构设计了一种等腰梯形双摇杆转向机构,车轮与地面进行滚动摩擦,降低了车轮的磨损,节省了功耗;对叶片及连翼杆进行了有限元分析校核,制作了样机,对样机进行了陆地行走试验和室外飞行试验,试验中,该机能够通过遥控指挥顺利完成陆地行走转弯、前进后退运行、室外飞行平稳起降,空中悬停、飞行转弯等基础功能动作。试验结果表明,该小型陆空无人机基本达到了设计要求。

基于Jetson Nano的陆空两栖森林火灾侦察机器人设计

为及时侦察森林火情,研究设计了一款自主侦察森林火灾的陆空两栖机器人。该机器人主要由旋翼结构与轮式结构组成,使用摄像头勘探地形、侦察火灾,并结合地面控制、飞行控制、环境感知以及避障等算法,通过Jetson Nano开发板建立三维模型,实现自主规划路线,同时在避障算法中引入绕行机制,提高稳定性与精准性。实验论证表明,设计方案的可靠性、稳定性达到预期,可以推广应用。

国内外可载人陆空两栖平台发展趋势研究

调研了国内外可载人陆空两栖平台产品现状,对现有可载人陆空平台的技术特点、结构原理、性能参数进行了说明.提炼了可载人陆空平台的关键技术特征,并做了分类对比,分析结果表明小吨位(0.5 t)、多旋翼、电动化是目前两栖平台的主要发展趋势;总结了陆空平台关键技术,包含两栖功能快速转换技术、飞行器总体设计技术、轻量化技术、飞行控制技术、动力与能源技术.

基于模糊PID的球形两栖机器人的设计及控制

为了解决移动机器人对工作环境要求严格的问题,设计了一种适用于多变、狭窄环境的轻小型球形陆空两栖机器人,具有地面滚动和空中飞行两种运动模式,可以自主完成运动模式的切换。首先,设计了机器人的结构,包括滚动部分、飞行部分和模式切换部分。基于拉格朗日方法,建立了不同运动模式下的动力学模型,建立了基于欧拉方程的运动学模型。最后,根据机器人的运动模型,设计了飞行模式和地面滚动模式下的姿态控制器,并对控制器进行了仿真对比实验。在实机上进行了测试,实验结果表明,该机器人能够实现自主模式切换,在不同运动模式下运动稳定、姿态可控,在纯地面模式下具有一定的越障能力。在结构、控制方法及控制策略切换方法上对陆空两栖可变形机器人具有一定借鉴作用。