中型组足球机器人挑球系统的设计

中型组机器人足球比赛系统是进行多智能体研究的理想实验平台。中型组足球机器人有自己的“头脑”和“手脚”,后者就是它的挑球系统。设计了基于电磁原理的中型组足球机器人挑球系统,简化了系统设计,提高了系统性能,满足中型组足球机器人的控制要求。     

联动油缸机构的遗传优化设计

为使喷浆机器人纵向进给机构与巷道中线始终保持平行 ,采用了一组油缸联动机构 ,并用改进的遗传算法对其进行了优化设计。改进后的遗传算法采用浮点数编码 ,用惩罚函数处理等式和不等式的约束问题 ,使之适用于所有的非线性约束优化问题     

TMS320F2812在足球机器人上的应用

介绍了RoboCup小型组足球机器人的结构及其底层控制系统的性能要求,详细阐述了TMS320F2812作为主控芯片在足球机器人底层控制中的地位及其在通讯、电机控制、带球和击挑球控制等方面的具体应用。     

移动机器人速度加速度饱和约束下的时间最优控制

针对机器人运动系统中普遍存在的速度和加速度约束, 提出一种满足以上约束的机器人运动时间最优控制方法. 首先, 通过最优条件构造哈密尔顿函数, 根据极小值原理求解时间最优控制; 其次, 通过相轨迹分析, 证明了满足约束的时间最优控制律的形式; 再次, 通过求解最优时间, 将满足约束的时间最优控制律转换成末端时间为最优时间的燃料最优控制律; 最后, 在RoboCup 小型足球机器人上进行对比实验, 验证了该方法在规划与实际上的一致性.     

足球机器人路径规划的 PSO 方法

研究足球机器人在已知静态环境下路径规划问题,在避障环境下寻求最优路径,提出了一种基于粒子群优化算法的足球机器人路径规划方法.为适应 PSO 算法的自身特点和提高算法搜索的效率,在传统栅格法的基础上引入实际坐标系法,对环境进行建模;为了更好地评价粒子(即解)的性能,在进行碰撞判定的基础之上,引入罚函数方法,克服了传统适应度函数难以更好地表达粒子性能的缺点.进行仿真的结果表明,该算法在足球机器人路径规划方面具有可行性、有效性和鲁棒性.     

基于改进型遗传算法的足球机器人路径研究

目前针对足球机器人路径规划,主要采用栅格法和链接图法,但栅格法无法达到精确的规划路径,而连接图法主要针对具有复杂多边形的障碍物,这两种方法不能满足足球机器人实时性的要求.为此采用简化编码方式和格雷码,建立了以路径最短、避障为优化目标的遗传算法适应度函数,采用轮盘赌选择,单点交叉,基本位变异等方法,完成了遗传操作.仿真结果表明:在建立的约束关系下,改进型遗传算法在路径最短方面比人工势场法有所改进,表现出较好的优化效果.     

基于F2812的足球机器人底层控制

介绍了基于TMS320F2812的Robocup小型组足球机器人底层控制系统。详细阐述了包括系统的组成，主控芯片的性能及使用，指令信息的接收与处理，机器人的运动控制，带球、击球和挑球控制，以及异常预防与处理等。     

足球机器人动态角色分配策略仿真研究

研究足球机器人角色分配问题,角色分配是足球机器人决策协调的关键,在比赛中要兼顾最优性与实时性进行角色分配是足球机器人技术的难点.针对足球机器人比赛的特点,提出一种基于市场机制的动态角色分配算法.为了使角色分配接近最优,综合考虑影响角色分配的距离、角度以及其它多种不确定性因素来设计竞标函数;为了保证实时性,系统根据赛场态势,采用分级竞标的策略动态调整机器人角色.实验表明,市场动态算法在最小时间内提供接近最优化的角色分配方案,兼顾了足球机器人角色分配的实时性与最优性.     

类人足球机器人场上目标识别算法

在比赛过程中类人足球机器人的视觉系统需要对足球、球门以及对阵双方机器人进行识别. 考虑到算法的快速性及有效性,采用基于颜色信息的算法对球及球门进行识别,通过球及球门的颜色阈值提取图片中球与球门可能的位置,再由球与球门的背景色或面积信息确定球与球门的正确位置. 对双方机器人的识别,首先提取机器人的特征,然后通过在线实时的监督学习方法训练一组级联分类器,通过训练好的分类器对双方机器人进行检测. 实验表明算法能够快速有效地识别场上目标,且算法具有较好的鲁棒性.     

基于惩罚函数NPGA的多目标路径规划

通过分析传统的机器人路径规划方法,将足球机器人路径规划归结为一个多目标优化问题,利用基于惩罚函数的小生境遗传算法建立动态目标路径规划的运动模型.仿真表明,与传统的路径规划方法相比,该方法在保证机器人较高体力值的前提下,规划出合理的路径.     

Co-simulation research of a novel exoskeleton-human robot system on humanoid gaits with fuzzy-PID/PID algorithms

Legged exoskeletons supplement human intelligence with the strength and endurance of a pair of wearable mechanical legs that support heavy loads. The exoskeleton-type system is a nonlinear system with uncertainty of parameters, which is not easy to be identified with traditional mathematical model. This paper presents co-simulations of a novel exoskeleton-human robot system on humanoid gaits with fuzzy-PID/PID algorithms, which do not need the precise model. The lower extremity exoskeleton model with series–parallel topology was briefly described and the gait characteristics were analyzed. The co-simulation method integrates ADAMS and MATLAB/SIMULINK with fuzzy-PID/PID algorithms, which were used to develop the control schematic of the exoskeleton-human robot system. Finally, co-simulations of humanoid gaits and movements, which include level walking, stair ascent, stair descent, side kick, squatting down and standing up, were provided to confirm the performances and effectiveness of the proposed control approach.     

基于FPGA的新型气动踢球机构的运动控制研究

在RoboCup中型组足球机器人竞赛中,大多数踢球机构只能做一维直线运动,踢球机构的性能已经跟不上机器人整体技术的发展,且踢球机构性能的落后越发显得突出,主要表现为不能以任意射角进行射门和传球.对一种新型气动踢球机构的运动控制进行了研究,该新型气动踢球机构充分利用了机器人正前方仅有的空间,使得踢球杆能够在由两个电机轴组...     

基于RobotStudio的芯片智能分拣生产线设计

为了缩短芯片智能分拣生产线开发周期,利用虚拟仿真技术在RobotStudio软件中搭建仿真工作站;该工作站以ABB IRB360并联工业机器人为控制核心,利用Solidworks建模软件完成相关模型建立,利用RobotStudio软件的Smart组件、机械装置等功能实现芯片下料、芯片传输、相机检测等过程,设计工业机器人的路径和程序完成分拣工作;最后将仿真工作站的代码直接下载至现场工业机器人,并根据仿真节拍调节现场各模块工作速度,实现芯片的智能分拣;实验结果表明,工业机器人能够根据相机的引导正确且高效地分拣芯片.     

自平衡两轮移动机器人的LQR控制策略研究

采用dsPIC30F4011作为主控芯片,利用自制倾角传感器、陀螺仪和自制的电机编码器作为系统的传感器,设计了价格低廉的自平衡两轮移动机器人,很适合作为各种控制方法的研究平台。根据机器人的系统参数和运动状态,设计了电机模型、车轮模型及车身前进模型,构建了系统的动力学模型,得到了机器人平衡前进时的状态空间表达式,设计了LQR最优控制器,并进行了MATLAB仿真,得到了预期的平衡效果,验证了系统具有良好的鲁棒性,同时表明硬件设计和系统建模的合理有效性。     

基于遗传算法的机械设备故障检测机器人设计

当前故障检测机器人受到超声波影响故障检测存在精准度低的问题,据此提出了基于遗传算法的机械设备故障检测机器人设计。采用AD500-1A型号传感器采集机械设备内外部数据信息,使用等效转换电路使机器人实时感知周围环境变化信息,并利用灵敏度高电子仪器实现机器人传感工作;使用2路200万数字网络高清摄像头,监视整个机械设备,获取机器人结构通信、管理和运动信息;将proGee0813型号芯片作为导航设备定位芯片,根据实际需求获取信号指令,并选定机器人行驶路径;通过Unity与UE4引擎虚拟现实硬件交互设备进行故障定位追踪;利用关节装置连接车轮前臂和上臂,实现不同磁铁吸附与脱离,依据机器人结构,完成机器人硬件结构设计。采用遗传算法确定导航适应度函数,通过机器人视频采集信息,设计预警功能,并利用机器人即时生成设备故障图像,依据实现流程,在超声避障功能支持下,完成机械设备故障检测。由实验结果可知,该机器人检测精准度最高可达到0.96,提高了机器人检测鲁棒性。     

Neuromorphic walking gait control

We present a neuromorphic pattern generator for controlling the walking gaits of four-legged robots which is inspired by central pattern generators found in the nervous system and which is implemented as a very large scale integrated (VLSI) chip. The chip contains oscillator circuits that mimic the output of motor neurons in a strongly simplified way. We show that four coupled oscillators can produce rhythmic patterns with phase relationships that are appropriate to generate all four-legged animal walking gaits. These phase relationships together with frequency and duty cycle of the oscillators determine the walking behavior of a robot driven by the chip, and they depend on a small set of stationary bias voltages. We give analytic expressions for these dependencies. This chip reduces the complex, dynamic inter-leg control problem associated with walking gait generation to the problem of setting a few stationary parameters. It provides a compact and low power solution for walking gait control in robots.     

基于S3C44BOX和SM5004的足球机器人运动控制系统

Robocup中型组的足球机器人控制系统设计。描述了以S3C44BOX为主控芯片,SM5004为驱动芯片的底层运动控制模块的硬件结构,通过分析四轮全向机器人的运动学模型,使用模糊自适应PID控制算法完成对机器人的闭环控制。实践证明,以这种控制器作为ROBOCUP中型组机器人的底层运动控制系统,其速度、位置及控制精度等指标均达到了设计要求。     

基于USB的通用机器人控制器

本文介绍了一种通用教学机器人控制器。该控制器采用PC DSP的主从式 2级CPU控制结构 ,CPU之间通过USB进行通讯。控制器的硬件采用模块化结构设计 ,控制器的软件使用通用化的机器人数学模型来描述机器人对象 ,因而能够适用于多种不同类型的开链结构的机器人的控制。     

排爆机器人机械臂定位精度误差自动补偿方法研究

针对于排爆机器人在进行排除爆破物质时,机械臂不能满足绝对准确的定位要求,位置检测精度与实际距离之间存在一定的误差。为了解决这一问题,提出排爆机器人机械臂定位精度误差自动补偿方法。基于D-H运动模型和微分变换法创建排爆机器人机械臂位姿误差模型,对误差模型进行重复参数分析,去除重复参数获得可辨识的线性方程;在可辨识的运动学参数误差模型线性方程中加入一个增量进行误差补偿。最后通过仿真实验结果表明,所提方法通过对机械臂位姿误差模型进行有效补偿,使排爆机器人机械臂绝对定位精度均值提升1.3mm。     

Robot control via robust estimated state feedback

The problem of controlling a robot manipulator without needing the precise knowledge of the robot model physical parameters and by using only angular position feedback is considered. Sliding observers are used to estimate the link velocities. This observer and a nonlinear control law are modified, according to the Leitmann procedure, in order to face uncertainties on the robot model parameters and to yield locally exponentially closed-loop systems. The use of discontinuous functions seems to be necessary to reach exponential stability for this particular problem formulation. The same type of results would be difficult, if not impossible, to obtain using only nonlinear smooth functions because the switching terms generate a special kind of dynamics into the sliding patch, which is created only by the sign functions