基于无线网络的嵌入式机器人控制系统

随着网络的飞速发展,基于网络的机器人远程控制日益受到了人们的重视;同时以往的基于各类单片机的移动机器人已经不能满足当前机器人发展的需要.有鉴于此,本文提出基于嵌入式系统和无线网络的移动机器人的远程任务重构和远程实时控制解决方案.系统以ARM9嵌入式LINUX系统作为移动机器人主控器,其对下位运动控制器的精确运动控制通过串口通信实现,与远程PC机之间的无线通信通过LINUX系统下的SOCKET网络通信建立的嵌入式服务器实现.实验证明,基于网络的嵌入式控制系统在机器人中的应用大大提高了机器人的处理能力和通信能力,增强了机器人的智能性.     

基于SBC智能移动机器人控制系统与路径规划的研究

本文论述了以SBC为核心的智能移动机器人控制系统以及基于圆弧路径的策略研究.移动机器人的系统组成结构提高了机器人的开放性,基于"NC"嵌入"PC"的运动控制方式,提高了机器人的控制效率,路径控制策略的圆弧算法有利于提高移动机器人运动的运动性能.     

基于DSP的集控式足球机器人控制系统设计

以集控式足球机器人为研究对象,以双闭环视觉伺服控制结构为主线,提出了基于DSP技术和非线性PI控制算法的机器人小车控制系统设计,保证了控制的准确性,提高了控制的实时性;论证了单参数模糊自校正非线性PI算法应用于机器人位置环控制中的可行性,增强了系统的自适应能力。实验证明了此方案对足球机器人运动控制的有效性,其原理对其它类型移动机器人的控制同样有借鉴作用。     

分布式多机器人运动控制的离散事件系统方法

传统多机器人系统的运动控制主要依赖于机器人的动力学方程或运动学方程,通过求解微分方程组来获得机器人的输入控制信号.随着系统中机器人数量的增加和运行环境的复杂化,动力学方程很难描述多机器人系统的运动行为,且无法很好地解决诸如死锁等逻辑故障.本文简略综述了国内外的研究现状,重点介绍笔者所在研究组开展的关于离散事件系统方法在多机器人运动控制方面的应用性研究工作.其动机在于:1)基于离散事件系统方法的运动控制能够有效地解决系统运行过程中产生的诸如死锁等逻辑故障.首先,利用离散事件系统模型对多机器人系统的运动进行建模,从而降低计算复杂性;其次,基于所得离散事件系统模型,设计分布式安全运动控制算法,使各个机器人可以自主地、无碰撞地、无死锁地运动;设计分布式鲁棒运动控制算法,使得失效的机器人对系统的影响最小.2)基于离散事件系统方法的运动控制策略可以结合传统的基于运动学方程的运动控制方法,从而使系统不但能够避免顶层的逻辑故障,而且能够确定机器人执行器的输入信号.     

三轮全向移动机器人的研究与设计

为了提高机器人运动控制的精度和机器人智能化的程度,基于传统机器人和移动机器人的优缺点的比较,通过对三轮全向机器人的硬件结构和运动学分析,得出了三轮全向移动机器人的运动控制模型,并结合移动机器人分布式结构的特点设计了一种三轮全向机器人的软件模型.通过对三轮全向移动机器人进行实际运动控制测试,校正了三轮移动机器人的运动学方程,有效的验证了软件模型的正确合理性,提高了移动机器人的运动效果.     

六自由度喷涂机器人插补算法的研究

在分析喷涂机器人运动控制系统架构的基础上,提出基于可编程多轴控制器PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)的开放式运动控制系统的喷涂机器人轨迹插补算法.主要研究在笛卡儿空间规划中直线和圆弧的插补算法.同时,介绍在vs.net平台上,基于组件技术实现轨迹插补算法,并进行仿真.仿真结果表明本文研究的插补算法满足工业要求.     

轮式移动机器人曲线行走控制的实现

从实用的角度出发,对轮式移动机器人沿曲线轨迹行走的控制进行了研究。设计了电机伺服控制系统和定位模块来实现机器人的运动控制系统功能,并基于移动机器人动力学模型设计了稳定有效的曲线行走控制算法。机器人沿抛物线和椭圆轨迹行走的实验结果表明,移动机器人曲线行走控制的硬件结构和软件功能是可行实用的,该户外轮式移动机器人运动控制系统的结构设计和功能设计符合实用要求,具有一定的应用价值。     

变电站带电水冲洗机器人开放式控制系统

为了解决人工水冲洗变电站设备的问题, 文中介绍了一种新型的变电站带电水冲洗移动机器人及其开放式控制系统结构体系. 首先, 介绍了变电站带电水冲洗移动机器人总体设计, 然后, 给出了该机器人开放式控制系统结构体系. 变电站带电水冲洗移动机器人采用基于PC机、触摸屏和运动控制器的开放式控制系统, 提高了控制系统的开放性和交互性能; 基于分层递阶控制的思想, 将控制系统划分为组织级、协调级和执行级三个层次, 通过各层的配合保证了运动控制算法的实时性和各子系统的协调工作.     

服务机器人导航与调度系统技术研究

针对服务机器人导航和调度系统问题进行了研究。首先根据事先确定的任务进行自主全局路径规划,移动机器人在执行路径跟踪时,还要不断感知周围的局部环境信息;其次,移动机器人不仅要避开附近的移动障碍物,而且要进行局部规划或局部路径修正;然后,完成了地图创建、机器人全局定位、规划局部路径并控制车体运动;最后,介绍了服务机器人调度系统终端软件。实现了机器人与调度系统的结合,完成通过调度系统进行机器人运动控制的功能。     

无路标环境下遥操作机器人SLAM系统

为了提高遥操作机器人的实用性和高效性,设计与开发了一种基于无线网络的无路标未知环境下探索移动机器人系统,其包括移动机器人子系统和机器人远程状态监视子系统.根据机器人功能需求,提出一种多控制器协作及多传感器信息融合的移动机器人硬件结构.利用机器人实时定位和激光测距扫描的能力,提出了一种改进的VFH算法,进行机器人自主局部路径规划.机器人远程状态监视子系统通过无线网络设定机器人的目标点,实时监视机器人状态,并绘制机器人所探索的环境地图.实验表明,开发的探索移动机器人系统具备了在未知环境探索的能力.     

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。     

移动机器人向目标点运动的变增益控制方法

针对控制量受限的移动机器人，研究其向目标点运动的控制问题，提出了移动机器人有效控制的概念，并采用交增益控制方法，使系统的状态单调收敛，最终到达目标点．该方法可有效避免系统收敛于极限环上的情况，仿真结果验证了交增益控制器的有效性。     

电动并联六轮足机器人的运动驱动与多模态控制方法

提出一种并联六轮足移动机器人．该机器人设有多模式Stewart型腿结构,其负载能力大,集成了轮式运动和足式运动的优点,可实现足式、轮式、轮足复合式运动．首先,阐述了机器人设计思路,对电动并联六轮足机器人的硬件系统和控制系统进行设计．其次,针对足式运动模式,设计了一套完整的足式“三角”步态和稳定行走算法,该算法可降低足端与地面之间的垂直方向冲击,防止足式运动拖腿或打滑;针对轮式运动模式,设计并介绍了6轮协同控制和轮式协同转向原理;针对轮足复合式运动模式,介绍了变高度、变支撑面、变轮距、主动隔振控制原理,重点分析了主动隔振控制和变轮距控制,可实现主动隔振及姿态平稳控制,提高了机器人在崎岖颠簸地形下的轮足复合式运动的稳定性．最后,对电动并联六轮足机器人的足式、轮式、轮足复合式运动模式进行实验,实验结果验证了本文提出的并联六轮足移动机器人设计的可行性和各运动模式下驱动与控制算法的有效性．     

轮式足球机器人平滑运动轨迹控制算法的研究--Robocup系列研究之四

介绍一种轮式足球机器人的平滑运动轨迹控制算法。为了更简洁有效地驱动足球机器人平滑快速地跟踪目标位置与姿态，在控制其移动的过程中应平滑连续地改变其速度和方向。提供了一种基于双积分系统时间最优Bang-Bang控制的轨迹生成及控制算法，在模拟引导轨迹的引导下进行连续的速度控制引导机器人平滑高速跟踪运动轨迹并按要求调整其末端姿态。通过一系列的仿真结果来体现该控制算法的高效性和准确性。     

一种基于总线的移动探测机器人控制系统设计与实现

针对机械臂定位相关的控制算法缺乏合适验证平台的问题,将移动机器人技术和机械臂控制技术相结合,在分布式控制系统结构的基础上设计并实现了移动探测机器人原型样机。该系统由一个中央主控单元和多个从控制单元构成,单元之间通过总线相连,以实现探测机械臂各部分的模块化。该控制系统已经成功应用于实验室的探测机器人中。该设计能够完成对机械臂运动控制任务,可以用于移动探测机器人平台的建立以及相关算法的实现。     

移动机器人的队形控制及其主动避障

在这篇论文中, 我们利用一个统一的算法框架来解决移动机器人的队形控制和主动避障问题, 使得编队中的从机器人在避开障碍物的同时, 能够与被跟踪的主机器人保持期望的相对距离或相对方位. 在现有的关于主—从跟踪编队控制的文献中, 为了实现对主机器人快速准确的跟踪, 从机器人在跟踪控制时需要主机器人在惯性坐标系下的绝对运动速度作为队形跟踪控制器的输入. 然而, 在一些环境中, 主机器人的绝对运动状态很难获得. 这里, 我们将利用主—从机器人之间的相对速度来建立机器人编队系统的运动学模型. 基于这个模型的编队控制方法将不再需要测量主机器人的绝对运动速度. 进一步地, 上述的建模和控制方法被扩展为一个移动机器人的动态避障方法, 该方法利用机器人与障碍物之间相对运动状态作为避障控制器的信息输入. 利用由三个非完整移动机器人组成的多机器人系统, 验证了所提出编队控制方法的有效性.     

Method for tuning the motion planning parameters of a mobile robot

This paper presents a method for configuring the motion planning system of an omniwheeled mobile robot with a differential drive. A simulation program that models the horizontal movement of the robot is described. This simulation program is used to select the optimal parameters for the differential drive control algorithm. Then, the motion planning system is tested on a real robot, which is called RB-2, to adjust the parameters selected. This approach allows the control algorithm to be tuned efficiently and effectively, minimizing the number of its test runs on the physical robot.     

轮式移动机器人瞬态模型鲁棒自适应同步终端滑模编队控制

在轮式移动机器人协同编队问题中,如何保证移动机器人在追踪自身期望轨迹的同时,又能实现与其他机器人运动同步的问题对控制算法的设计提出了更高的要求.本文提出一种基于图论的鲁棒自适应同步终端滑模控制算法来解决这一问题.首先介绍了轮式移动机器人非线性运动学瞬态模型,该模型避免了一般运动学模型多输入耦合互相干扰的问题.然后根据交叉耦合误差设计同步控制算法实现运动同步,通过鲁棒控制对系统外部干扰进行抑制,自适应律保证切换增益实时调节.运用Lyapunov方法进行了稳定性分析,证明了系统追踪误差的收敛性.最后通过MATLAB仿真验证了所设计算法的有效性.