基于动静态安全场的机器人避障路径控制仿真研究

针对机器人避障过程中运动路径较长和轨迹跟踪误差较大问题,设计了改进滑模控制系统,并对机器人运动路径和跟踪误差进行仿真验证.分析了动静态安全场环境中的危险源,引用了离散滑模控制系统,采用卡尔曼滤波器对离散滑模控制系统进行改进,给出了机器人末端执行器运动路径控制流程.在不同环境条件下,采用Matlab软件对机器人避障路径跟...     

基于速度场的人工势场法机械臂动态避障研究

为了提高机械臂在动态避障时的安全性和精确性,提出一种基于速度场的人工势场避碰算法。首先,建立吸引速度场,得到机械臂对运动目标追踪的轨迹;然后,结合危险场法构建排斥速度场,使机械臂可以在多障碍物的环境下实现动态避障和安全性评估;最后,针对人工势场法易陷局部最小值的问题,提出在和速度的法方向添加附加速度的方法逃逸局部最小值。利用Matlab Robotics Tool对算法进行了验证,结果表明,基于速度场的人工势场法可实现机械臂的动态目标的追踪、移动障碍物避碰和安全性评估。     

基于BP神经网络机器人实时避障算法

针对二维静态环境下智能机器人避障及路径规划问题,提出了基于BP神经网络的机器人实时避障算法。首先,用多个扇区表示机器人周围的环境,利用激光雷达探测每个扇区内障碍物的距离信息,以每个扇区内障碍物的距离信息为输入,利用BP神经网络计算该扇区被选择为避障方向的得分;然后,利用各扇区中点坐标与当前时刻距障碍物最近扇区中点坐标之间的欧氏距离,计算机器人在当前位姿条件下各扇区被选中作为避障方向的条件概率;最后,将使得得分与条件概率之积最大的扇区作为机器人的避障方向。实验结果表明:所提算法的收敛时间比栅格方法降低了50%以上,机器人的避障轨迹与人工势场方法相比更短,能较好地应用于复杂多障碍物场景。     

机器人动态避障实时专家系统的研究

介绍了一种实时避障专家系统的设计及实现 ,该系统在自主移动机器人领域应用专家系统理论 ,对机器人避障领域进行描述 ,具有连续实时地对障碍进行判断、避让方案决策和避让有效性验证等功能 ,该系统经实际证明与专家意见基本相符     

基于全自主机器人避障控制方法的研究

介绍了全自主机器人避障控制的基本方法,对目前应用在全自主机器人避障过程中比较普遍的几种控制方法进行了详细的阐述并对各自的优缺点进行了评价。     

实时专家系统在全自主足球机器人动态避障中的应用

本文在深入研究动态变化环境中全自主足球机器人避障问题的基础上,介绍了实时专家系统在全自主足球机器人动态避障中的应用及实现,以及专家系统对足球机器人避障问题进行分析和描述,通过系统具有实时的对障碍进行判断,产生决策给足球机器人,从而达到避障的目的。     

一种基于动态规划的并联机器人避障方法

为了解决并联机器人的运动干涉问题,将并联机器人的运动干涉统一为受限变量模型,提出一种基于动态调整指令轨线的运动干涉软防护策略。在运行过程的每一时刻,根据机器人运动学计算全部受限变量的当前值和速度;采用“虚拟制动过程”方法预测在考虑有限制动能力情况下,防止运动干涉的下一时刻可行速度,根据规划模型修改理想指令轨线在下一时刻的速度给定,给出了运动干涉动态软防护的算法。最后在研制的并联机器人的运行过程中进行了实验,结果表明,该算法有效地预测受限变量的临界状态,能使系统在不间断运行的情况下躲避干涉。     

基于伪距离的冗余机器人避障算法

针对冗余机器人避障问题,提出一种基于伪距离且无需主从任务转换的冗余机器人避障算法。采用具有解析式的伪距离算法计算机器人与障碍物之间的接近程度,通过分析伪距离与欧式距离换算关系求取机器人与障碍物之间最小欧式距离,从而提高冗余机器人与障碍物之间的最小欧式距离求解效率。基于最小伪距离判别指标,在机器人末端轨迹上赋予末端沿最小距离方向避障速度实现末端避障。在零空间避障问题求解中提出一种自适应阻尼控制方法,产生虚拟排斥力使机器人连杆远离障碍物,并自适应调整阻尼增益参数响应避障速度。通过七自由度冗余机器人的仿真和试验验证了该算法的高效性和有效性。仿真结果表明,该算法提出的末端避障方法避免了传统的主从任务转换避障算法在任务切换时所引起的末端振荡且缩短了避障时间,同时该算法提出的零空间避障方法能够在低误差跟踪末端期望轨迹下避免机器人连杆与障碍物相碰撞。试验结果表明,该算法能够完成多障碍物避障,验证了该算法的末端避障方法和零空间避障方法的正确性。     

关节型码垛机器人自主避障的方法研究

码垛机器人在某种具体工作环境中,抓取位置和垛盘之间可能存在障碍物,由此给码垛作业带来了困难。为了解决码垛作业的避障问题,提出一种实现自主避障的轨迹规划方法,该方法主要包括障碍物信息分析、运动检测以及避障规划等部分。首先以一种新型码垛机器人为研究对象,采用解析几何法分析研究此码垛机器人的运动学模型并确定其工作空间,然后通过分析和检测障碍物信息设计出自主避障的方法,最后基于OpenGL仿真软件验证此方法的正确性。仿真结果表明该方法简单有效,通用性强。     

基于改进蚁群算法的巡检机器人避障路径规划方法设计

针对机器人进行避障路径规划时存在收敛速度差、规划路径长、迭代次数多以及规划时间长的问题,提出基于改进蚁群算法的巡检机器人避障路径规划方法。首先使用栅格法划分巡检机器人工作环境,通过对像素矩阵等指标的分析,构建栅格地图模型;基于人工势场法提出蚁群路径规划算法,使蚁群适应子空间的搜索;最后在模型中利用该算法,寻找该模型的最佳路径。实验结果表明,运用该方法进行路径规划时,收敛速度高、规划路径短、迭代次数少以及规划时间短。     

基于插补轨迹控制的变电站机器人巡检避障技术

针 对 现 有 的 变 电 站 机 器 人 巡 检 避 障 技 术 中 ,巡 检 路 径 默 认 将 机 器 人 的 旋 转 角 度 进 行 线 性 插 补 ,导 致 机 器 人 在 高 速 移 动 时 无 法 及 时 避 让 障 碍 物 的 问 题 ,设 计 了 一 种 基 于 插 补 轨 迹 控 制 的 变 电 站 机 器 人 巡 检避 障 技 术 。 为 了 深 入 了 解 机 器 人 在 运 动 中 行 走 以 及 转 弯 等 机 理 ,需 要 建 立 运 动 模 型 ,分 析 转 弯 方 式 ;在 插 补算 法 中 ,通 过 机 器 人 运 动 过 程 中 加 速 减 速 速 率 和 设 定 的 匀 速 速 度 ,计 算 出 加 速 度 的 步 数 、总 插 补 数 和 插 补 周期 ,利 用 路 径 起 始 点 和 终 点 坐 标 计 算 出 加 速 终 点 和 减 速 起 点 坐 标 ,进 而 完 成 对 整 个 机 器 人 巡 检 轨 迹 的 插 补 。通 过 模 拟 实 验 结 果 表 明 ,设 计 方 法 在 实 际 运 行 过 程 中 ,在 成 功 避 障 的 前 提 下 ,能 够 提 速 至 ９０ ｃｍ ／ ｓ ,比 传 统 技术 提 高 ３０ ｃｍ ／ ｓ ,说 明 设 计 的 技 术 具 有 一 定 的 可 靠 性 。     

智能移动机器人的多传感器控制避障研究

针对我们现实生活中未知的、时变的周围环境,提出了一种基于多传感器的自主移动机器人在多障碍物环境中智能避障的设计。利用自身安装的四探头一体防水超声波传感器、红外传感器为有效的环境感知提供障碍物的距离数值,采用核心芯片STM32F407处理多传感器获取到的距离数据,并将控制指令输入到执行单元。对其主控制电路、各个传感器接口的设计实现了移动机器人避障控制系统的硬件设计。通过对获得的多组传感器实验数值的分析以及对机器人样机的多次测试验证了其设计的可行性。     

基于模糊逻辑的移动机器人避障研究

为了提高移动机器人在未知障碍物环境下的避障性能,使用超声波感器,结合模糊逻辑对移动机器人避障进行了研究。针对传统模糊逻辑避障规则较多,运算量大以及在较大的转弯处不能成功避障的缺点,给不同距离的障碍物赋予不同的权值,添加有效障碍物范围搜索框,使得移动机器人避障效率得到提升,在通过较大的转弯处能够成功避障。通过Lab VIEW仿真实验证明,该方法能够使移动机器人成功避障。与传统的模糊逻辑避障算法相比,改进后的避障算法避障成功率提升45%~70%。     

基于机器视觉的机器人仿生机械手避障轨迹控制系统

以提高机械手末端关节避障控制精准度为目的,提出一种基于机器视觉的机器人仿生机械手避障轨迹控制系统。以具有高灵敏性和主动性的控制器、伺服驱动器、无线通信器以及高网络带宽的传感监测器为硬件基础,采用机器视觉技术捕捉机械手关节动作。然后根据动力学原理建立避障位姿坐标系,代入关节动作数据计算其在坐标系中的位置。在定义控制范围的基础上,根据隶属度函数计算机械手在轨迹方向上夹角,并随机输出一个动态夹角变量。通过对变量值目标求导得出适配性最高的调节阈值,结合实际情况通过阈值调节实现精准控制。实验表明,该系统能够有效控制机械手末端关节避开障碍物达到指定目标位置,应用效果较好。     

基于立体视觉的移动机器人动态避障方法

提出了一种新颖、有效地基于立体视觉的移动机器人动态避障方法。首先提取出可疑障碍物区域,然后引入最大包围盒得到障碍物投影到水平路面的二维尺寸,接着利用几何知识获取障碍物相对机器人的运动速度和可能发生碰撞的方位。最后使用基于速度改变最小原则和速度改变最佳原则来完成机器人的动态避障。仿真结果表明该方法能够使移动机器人在具有静态和动态障碍物的复杂环境中安全避障。     

基于改进人工势场法的电力巡检机器人自动避障轨迹规划

为了使巡检机器人在电力系统中避开障碍物,顺利完成电力巡检工作,提出基于改进人工势场法的电力巡检机器人自动避障轨迹规划方法。构建了电力巡检机器人的被控对象模型,分析电力巡检机器人的避障运动学,根据分析结果采用栅格法获取环境参数,实现环境建模,获取电力巡检机器人工作环境信息;引入改进人工势场法,叠加斥力势场和引力势场获得合力势场,判断环境中的障碍物并规划避障路线,完成电力巡检机器人自动避障轨迹的规划。实验结果表明,所提方法的避障准确率高、规划效果好、规划效率高。     

基于模糊控制的履带式行走机器人的实时控制

介绍了模糊控制在履带式行走机器人实时控制中的应用。通过对精确输入量的模糊化以及模糊控制规则的建立,实现了对机器人行走的实时控制。文中所设计的履带式移动机器人采用差动式驱动结构,实验证明,比传统的带转向轮的移动机器人更容易实现其转向控制。     

基于模拟退火算法的割草机器人的避障研究

局部路径规划是割草机器人关键问题之一,针对该问题目前运用较多的是人工势场法,但传统的人工势场法往往存在局部极小点,因此,本文提出采用填平势场与模拟退火算法相结合的解决策略,求解势场强度的最小值作为下一行走目标,多个序列目标构成优化路径,引导机器人脱离局部极小点,绕过障碍物到达目标点。仿真结果表明:该算法不仅有效地克服了局部极小点,且优化了机器人的行走路径、降低了路径的复杂度。     

基于通用运动学模型的移动机器人避障路径规划

介绍了移动机器人二轮差动机构通用运动学模型的建立、避障行为决策、避障运动控制等,提出了一种足球机器人避障路径规划方法.该方法简化了机器人避障的步骤,提高了机器人避障的灵活性和鲁棒性.仿真试验证明这种方法是可行而有效的.     

基于时间栅格法和最优搜索的电网巡检机器人避障路径规划方法

针对电网巡检机器人存在避障能力低下和路径规划不合理的问题,研究基于时间栅格法和最优搜索的电网巡检机器人避障路径规划方法.利用时间栅格法标识工作空间内障碍物,构建机器人电网巡检环境信息,通过最优搜索避障路径算法,全局规划机器人到达目标点的路径,结合改进势场法,通过调整斥力和引力势函数,计算合力实现机器人的局部避障及避障路径规划,形成全局和局部相结合的避障方法.试验结果表明,躲避静态障碍物和动态障碍物的平均躲避成功率分别为 ９８．３７％ 和 ９６． １２％ ,避障路径规划平均耗时为 １.５６ s ,具备快速、高效、精准的避障及路径规划能力,可提升机器人的动静态障碍物避障能力和路径规划效率.