基于模糊逻辑的自主移动机器人实时滚动路径规划及控制

针对动态不确定环境下自主移动机器人路径规划和运动控制这一工程实际问题,提出一种简化的实验参考系统结构模型。在此基础上,借鉴预测控制的基本原理,运用模糊逻辑推理方法解决了自主移动机器人导航和避障问题,实现了自主移动机器人实时滚动路径规划和控制,仿真结果表明了算法的有效性。     

大行程两自由度微定位夹持系统的设计与优化

为了实现微操作系统中微夹持器的精密定位,增加其可达定位空间,提出大行程两自由度微定位夹持系统. 基于2移1转(2T1R)型柔性运动副,设计两自由度微定位平台,并将其与微夹持器相结合,设计微定位夹持系统的结构;采用简化的线弹性梁模型建立微定位平台力?位移关系、丢失运动和固有频率的理论模型,并采用欧拉?伯努利梁模型与能量守恒定律建立微夹持器力?位移关系、位移放大倍率和固有频率的理论模型;以提高微定位夹持系统的静、动态性能为目标进行参数优化;通过有限元仿真验证理论模型的正确性,并给出微夹持器的可达定位空间. 结果表明,微定位夹持系统设计具备有效性与可行性.     

粒子群法在非完整移动操作机运动规划中的应用

研究了给定末端点路径条件下非完整轮式移动操作机运动规划问题,提出了基于粒子群法的运动规划方法.将移动操作机的末端点路径离散化.移动操作机从初始位形出发,利用粒子群法来搜索下一个最优位形,直至达到末端点路径终点.选择平台的控制输入矢量作为粒子,使得非完整约束条件自然被满足.在障碍环境下,将具有启发信息的势函数引入粒子的适应度函数,有效地实现了系统的无碰运动.通过计算机仿真验证了该算法的有效性.     

地面移动基站增强的CAPS广义延拓差分定位方法

为了提高转发式导航定位系统(CAPS)的单点定位精度,提出了一种利用已有的地面移动基站实现伪距差分定位的方法.该方法以检出多个基站处的伪距误差值为基础,用广义延拓插值模型建立测量点伪距误差修正的外推数据模型,从而求得测量点的伪距误差修正值,发送至用户,实现测量点的伪距差分修正.仿真分析表明,该方法能有效克服常规伪距差分改正精度受基线长度增加而造成精度递减的问题.CAPS和移动基站相结合,不仅能有效利用现有地面移动通信基站的资源,而且还能明显提高CAPS等卫星导航系统的定位精度.     

基于TDOA的手机定位技术

分析了TDOA的数学模型,通过Chan氏算法来实现基于TDOA的手机定位,最终得到可视化的仿真结果。应用组合式的TDOA估计方法进行测距定位,该系统可以解决测距精度、测距量程、测距实时性之间存在的矛盾。使得在进行通信的同时完成高精度的定位任务。     

冗余复合构型微创手术机器人定位方法研究

根据冗余复合构型微创手术机器人兼具冗余关节和被动关节的特点,提出了一种针对此类复杂多自由度机器人的定位方法。首先分析了机器人构型特点,然后利用D-H法建立了机器人运动学方程,并结合临床实际,确定冗余关节角,将运动方程进行退化,得到合理的运动学逆解和定位角。利用微型磁定位传感器进行被动关节臂实时位形测定,开发出机械臂定位界面,提示操作者进行定位和臂形设置。实验结果表明,定位方法可行,可视化效果好,适于临床操作。     

动点动系的选取原则与相对轨迹

提出用复合运动理论分析运动时选取动点动系的两条原则;对常见类型作了分析,纠正了文献认为两点间的相对运动与动系运动形式有关的错误;讨论了相对轨迹在分析运动中的作用;最后给出了八种机构按不同方案选取动点动系时的相对轨迹。     

小型卫星立式对接测试平台的动力学分析

为了研究小型卫星立式对接测试平台的动力学特性,对测试平台和三爪式对接机构进行了动力学联合仿真,建立了接触瞬间滚转装置的动力学模型和试验系统坐标系,分析了接触点的作用力,采用质量动代换的方法对运动装置进行简化,建立了对接初始条件下滚转装置的动力学方程.依据Hertz弹性碰撞模型理论,利用ADAMS软件分别在正碰和斜碰状态下选取两组对接初始条件进行了动力学仿真.仿真结果表明:不同初始条件下的球关节运动学特性及受力状况是不同的,球关节质心处的受力随着初始角度的增大而变大,而且运动学特性也随之改变.     

A novel method to avoid turning point singularities for the semi-regular hexagons Gough-Stewart parallel manipulator

This paper presents a novel disturbance function method to avoid turning point singularities for the semi-regular hexagons 6-SPS Gough-Stewart manipulator. Through analysis of the configuration bifurcation characteristics of the manipulator at the type-II singular points, it is found that the type-II singularities under signal input parameter belong to turning point bifurcation. The configuration patterns for the manipulator to pass through the turning points are divided into three types: persistent, non-persistent and path configuration. Utilizing the universal unfolding approach, the configuration bifurcation characteristics under the perturbation parameters applied to the extendable legs are analyzed. The investigation reveals that all configuration branches converged in the same singular point in the unperturbed system will be separated in the disturbed system. Based on this discovery, a novel method for the parallel manipulator to pass through the singular points with the desired configuration is presented. Then the disturbance functions for the manipulator to pass through the turning points with the persistent configuration and the non-persistent configuration are constructed. The method presented in this paper can be applied to avoiding the singularities in such cases where the path and orientation of the manipulator are strictly programmed. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50375111, 50675188)     

基于CSS技术和TOA的室内停车场定位系统

为了解决大型室内停车场场地复杂、寻车难等问题,提出了一种基于扩频技术的室内停车场车辆无线定位系统,给出了该方案的工作原理、系统设计和实现方案.该系统通过基于CSS技术和信号到达时间差TOA的定位算法进行车辆定位,方便用户快速找到车辆.实验表明,系统定位结果稳定可靠,定位准确,具有一定的应用前景.     

新型八轮双摇杆摇臂扭杆月球车悬架设计

根据月球车探测任务的要求和探测地点,分析了设计月球车悬架的方法以及建立悬架设计基本参数选取的方法.从牵引力角度来着重设计悬架及其主要构件,根据月球车的牵引性能取决于土壤的推土阻力和运动阻力,提出了悬架设计的概念设计原则,利用经典的地面力学理论和车辆设计方法构建了月球车悬架设计的概念设计方法.最后利用该方法设计并提出一种新型的月球车悬架构型.通过仿真和实验验证:设计的悬架能够满足设计要求以及概念设计方法的合理性和有效性.     

PD辅助的P3P可见光定位算法

针对可见光定位中的发光二极管（LED）数目和朝向对定位性能影响较大的问题,提出光电传感器（PD）辅助的3点透视（P3P）定位算法。算法首先基于图像信息估算入射角,然后使用经典P3P算法得出4组接收器到3个LED的距离解集,最后基于光强信息确定唯一的距离解集并计算位置信息。仿真结果表明,该算法能有效地降低LED倾斜带来的定位误差。为了进一步验证算法性能,搭建了可见光定位平台。基于实测平台验证了该算法使用3个倾角在15°之内的LED可以实现20 cm以内的定位误差。     

Calculation on the pitch angle of rocker of a rocker lunar rover in uneven terrain and path planning

For the concerted motion of rocker lunar rover, the pitch angle of rocker of a rocker lunar rover in uneven terrain must be calculated. According to the character of passive shape-shifting adaptive suspension of rocker lunar rover, the model of rocker lunar rover and the model of terrain were both simplified. The pitch angle of rocker was calculated using forward solving, reverse solving and the method of offsetting the curve of terrain re- spectively. Because of the banishment of the nonlinearity of equation sets of calculation by reverse solving, the calculation of the pitch angle based on reverse solving was programmed by means of MATLAB. Simulations were carried out by means of ADAMS. The result verified the validity of the calculation based on reverse solving. It provides the theoretical foundation for motion planning and path planning of rocker lunar rover. As applications of the calculation of pitch angle of rocker, the multi-attribute decision making of path based on the concerted motion planning and the predictive control on lunar rover based on the Markov prediction model were introduced.     

基于RSSI动态路径损耗的定位算法

传统接收信号强度指示定位算法具有成本低、使用方便等优点,但是由于环境的变化,使得路径损耗指数变化,导致定位精度大大降低。该文提出一种基于接收信号强度指示动态路径损耗的定位算法,首先,计算出环境损耗指数,并将每个值与对应的信号强度损耗值记录在数据库中;其次,通过接收到的信号强度指示选取路径损耗指数,利用三边定位测量算法,通过最小二乘法来计算获得待定位标签的坐标位置;最后,在MATLAB平台验证算法的有效性并进行实验。     

繞椭圆水平长轴旋转壳体在竪直均布荷载作用下的薄膜理论解

将沿椭圆球壳中面铅直作用的均布荷载,表示成为任意点处的子午面与XOZ平面夹角θ的三角级数。引入两个内力函数化简回转壳的无矩理论平衡方程,分别介出径线方向、纬线方向的法向力N1、N2及平错力S的计算式。根据边界条件求得各积分常数。     

基于PMAC与LabVIEW的多轴运动控制系统的开发

针对目前机械运动部件实时快速定位的需要,研究了一种快速开发运动控制系统并达到高控制精度的方法.采用了PC＋PMAC的结构,硬件主要由PC机、PMAC运动控制卡、电机等组成,系统软件使用LabVIEW2009环境为开发平台,对多轴运动控制系统进行开发,提出了通过Active X自动化技术实现上位机和下位机的通信.结果表明,所开发的系统不仅有友好的人机交互界面,而且具有开发周期短,易于操作,实现功能的扩充方便等特点.     

基于动态滑模的微定位平台轨迹跟踪控制

音圈电机驱动的微定位平台作为高精密度运动平台,被广泛应用于精密加工、微机电等领域. 针对音圈电机驱动的微定位平台的高精度平稳跟踪控制问题,结合归一法和理论建模的参数建立具有参数不确定性的二阶微分方程数学模型,以柔性机构实际位移作为输入,平台控制率作输出;鉴于模型参数不确定的特点,通过建立误差的二阶滑模面,提出基于动态滑模的微定位平台跟踪控制,通过李雅普诺夫稳定性理论获得系统稳定的结论. 通过平台试验对比分析提出的控制算法,结果表明提出的动态滑模控制算法在保证较小抖振的前提下,都能完成轨迹跟踪,跟踪精度比传统滑模提高13.4%和4%,且跟踪更平稳,具有良好的工程前景.     

椭圆-角度混合定位的GDOP研究

椭圆-角度混合定位是一种基于信号到达时间之和(TSOA)与到达角(AOA)的新型定位技术,又称为TSOA/AOA定位。为了研究定位精度和定位设备布局之间的规律,推导了GDOP的计算公式,并通过仿真分析得到了4条重要结论。     

New steering mechanism for wheeled mobile robots

Mobile platform has attracted various researches inrobotic applications such as wheelchair, car-like-robotetc. Different categories of omni-directional mobileplatforms have been presented significantly over the last20 years. Their mechanical structures ar…     

室外移动机器人遥控系统的设计与实现

室外移动机器人的遥控系统由移动指挥站、移动机器人站、无线通信系统组成.在临场感遥控系统中,需要将移动机器人站摄像头得到的图像经过发射机和天线传送给移动指挥站.为了使得图像的接收效果更好,使用定向天线增强天线增益.定向天线只有在某一个方向上增益最强,定向发送天线固定在该云台上,根据位置和角度信息控制云台转动使得接收天线始终对准目标点.为了增强定向天线的接收效果,设计了自动对中天线云台系统和遥控器.