差速驱动轮式移动机器人路径规划新策略 被引量：5

1

作者 史恩秀 黄玉美 +1 位作者 朱从民 张亚旭 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第23期2805-2809,共5页

针对差速驱动型轮式移动机器人的特点,并依据Hermite多项式的特性,提出了基于Her-mite插值的轮式移动机器人(WMR)路径规划方法。仿真结果表明,采用所设计的路径规划方法为WMR进行路径规划,在确保它平稳跟踪规划路径的同时,可保证WMR以... 针对差速驱动型轮式移动机器人的特点,并依据Hermite多项式的特性,提出了基于Her-mite插值的轮式移动机器人(WMR)路径规划方法。仿真结果表明,采用所设计的路径规划方法为WMR进行路径规划,在确保它平稳跟踪规划路径的同时,可保证WMR以要求的姿态到达目标点。在此基础上,将该方法应用于自主研制的轮式移动机器人XAUT.AGV100上进行了实验研究。实验结果验证了仿真结果的正确性。采用所设计的路径规划方法对移动机器人进行路径规划时,在保证它以要求的姿态准确到达目标点的前提下,有效地提高了移动机器人路径跟踪的运动平稳性。 展开更多

关键词 HERMITE插值 差速驱动型轮式移动机器人 路径规划 轨迹跟踪 运动控制

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四轮驱动全轮差速转向移动焊接机器人运动学分析与仿真 被引量：9

2

作者 毛志伟 吴训 +2 位作者 周少玲 李向春 邓凡灵 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第13期1731-1734,共4页

为增加轮式移动焊接机器人稳定性、负载能力和降低控制复杂度,提出了一种四轮驱动全轮差速转向移动焊接机器人机构,介绍了该机构差速转向原理,证明该机构无转向侧滑。采用非完整约束方法建立了其差速转向误差模型,并在该模型基础上对其... 为增加轮式移动焊接机器人稳定性、负载能力和降低控制复杂度,提出了一种四轮驱动全轮差速转向移动焊接机器人机构,介绍了该机构差速转向原理,证明该机构无转向侧滑。采用非完整约束方法建立了其差速转向误差模型,并在该模型基础上对其进行了直线-圆弧-直线轨迹数值仿真,结果为转角误差0.002 137°,转动中心坐标误差小于0.012mm。仿真结果表明该模型满足焊接中的位置精度要求。 展开更多

关键词 四轮驱动移动机器人 全轮差速转向 运动学模型 数值仿真

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差动驱动机器人的一种航迹推算定位方法 被引量：9

3

作者 张利 潘承毅 +2 位作者 刘征宇 徐娟 黄业伟 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1605-1608,1622,共5页

文章针对当前差动驱动轮式服务机器人的航迹推算定位精度不足问题,提出一种新的推算方法。该方法通过测量同轴上的2个驱动轮的角速度,利用差动驱动系统的运动规律推算出2个驱动轮的下一个采样时刻的位置。在机器人起始位置已知情况下,... 文章针对当前差动驱动轮式服务机器人的航迹推算定位精度不足问题,提出一种新的推算方法。该方法通过测量同轴上的2个驱动轮的角速度,利用差动驱动系统的运动规律推算出2个驱动轮的下一个采样时刻的位置。在机器人起始位置已知情况下,该算法可以跟踪和定位机器人一段距离,能有效地辅助和矫正定位有盲区或定位精度不稳定的其它室内定位方法。仿真实验结果表明,该方法定位的误差比当前基于微分方程模型推算定位的误差小。 展开更多

关键词 差动驱动 航迹推算 服务机器人 辅助定位

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给定速度需求的移动机器人路径跟踪控制与实验 被引量：5

4

作者 顾万里 胡云峰 +2 位作者 宫洵 蔡硕 陈虹 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期25-31,75,共8页

针对轮式移动机器人给定速度需求的非连续路径跟踪控制问题,将其转换为满足速度约束的轨迹规划和轨迹跟踪控制。首先,针对给定速度需求的路径跟踪问题,以运行时间和能量为优化目标,给定的路径和速度为约束条件,采用五次Bezier样条方法... 针对轮式移动机器人给定速度需求的非连续路径跟踪控制问题,将其转换为满足速度约束的轨迹规划和轨迹跟踪控制。首先,针对给定速度需求的路径跟踪问题,以运行时间和能量为优化目标,给定的路径和速度为约束条件,采用五次Bezier样条方法优化得到了满足需求的连续光滑轨迹。其次,利用轮式移动人系统的微分平坦特性,采用微分平坦方法设计前馈控制器;然后,将轮式移动机器人运动学模型在前馈控制的平衡点处进行一阶泰勒展开,得到了线性时变的误差模型,并通过定义新的状态变量,设计了具有Lyapunov稳定性的误差反馈控制器。结合前馈控制和反馈控制得到了二自由度轨迹跟踪控制器。同时将泰勒展开的高阶项考虑为有界的扰动输入,在输入到状态稳定性框架下证明了控制系统的鲁棒稳定性;最后,通过Pioneer 3-dx轮式移动机器人进行了实验验证,实验结果表明,提出的算法能够满足给定速度需求的非连续路径的跟踪控制需求。 展开更多

关键词 轮式移动机器人 路径跟踪控制 Bezier样条 微分平坦方法 LYAPUNOV方法

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前轮操舵驱动移动机器人前后轮横滑刚度测量 被引量：3

5

作者 上官望义 黄玉美 +2 位作者 朱从民 梁春苗 邵展鹏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期30-34,共5页

通过对移动机器人进行平面运动动力学及运动学分析,建立平面运动移动机器人稳态圆运动动力学方程组;结合前轮驱动电机编码器、舵电机编码器以及机架陀螺仪分别采集到的前轮移动速度、舵角和机器人本体偏摆角速度,利用牛顿-拉夫森方法对... 通过对移动机器人进行平面运动动力学及运动学分析,建立平面运动移动机器人稳态圆运动动力学方程组;结合前轮驱动电机编码器、舵电机编码器以及机架陀螺仪分别采集到的前轮移动速度、舵角和机器人本体偏摆角速度,利用牛顿-拉夫森方法对动力学方程组进行求解,得到机器人前后轮的横滑刚度。研究结果为轮式移动机器人横滑特性及动力学研究提供了一种简单有效的手段,对路径跟踪研究也具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 前轮操舵驱动 移动机器人 动力学 传感器 横滑刚度

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两轮小型移动机器人的底层运动控制器设计 被引量：8

6

作者 俞声伟 颜文俊 《机电工程》 CAS 2006年第9期38-40,46,共4页

描述了一种简单有效的、适用于两轮小型移动机器人的底层运动控制器的具体实现方法,并将底层运动分为4种基本的运动形式进行分段控制,方便高层系统的调用,准确实现了任意要求的运动轨迹和运动姿态,提供了机器人完成复杂任务的基础条件。

关键词 运动控制 移动机器人 差分驱动

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受非完整性约束的移动机器人路径跟踪算法 被引量：4

7

作者 郁伉 肖本贤 李艳红 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1315-1319,共5页

文章讨论了受非完整约束限制的两轮差动驱动机器人的路径跟踪问题,研究移动机器人在一个运动周期内的轨迹,找出该周期内机器人起点坐标和终点坐标之间的联系,推导出一种新模型;针对机器人跟踪任意期望几何路径,提出了斜率算法;对于期望... 文章讨论了受非完整约束限制的两轮差动驱动机器人的路径跟踪问题,研究移动机器人在一个运动周期内的轨迹,找出该周期内机器人起点坐标和终点坐标之间的联系,推导出一种新模型;针对机器人跟踪任意期望几何路径,提出了斜率算法;对于期望路径是圆弧的特例,提出曲率半径算法,进一步提高跟踪速度平稳性和跟踪精度。 展开更多

关键词 路径跟踪 运动周期 曲率 两轮差动驱动机器人 非完整系统

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机械自适应型管道机器人驱动单元的设计 被引量：7

8

作者 孙丽霞 江旭东 +3 位作者 姜生元 卢杰 唐德威 李庆凯 《机械设计》 CSCD 北大核心 2009年第10期37-40,共4页

提出了一种新型差动式管道机器人——机械自适应型管道机器人,其驱动单元是由三轴差速式驱动模块与弹性全主动轮腿式管径适应模块组成。三轴差速式驱动模块可根据管道拓扑约束自动调节驱动单元各行走轮转速,避免了因行走轮滑移产生的寄... 提出了一种新型差动式管道机器人——机械自适应型管道机器人,其驱动单元是由三轴差速式驱动模块与弹性全主动轮腿式管径适应模块组成。三轴差速式驱动模块可根据管道拓扑约束自动调节驱动单元各行走轮转速,避免了因行走轮滑移产生的寄生功率;弹性全主动轮腿式管径适应模块通过径向的伸缩来适应管径的变化,其全主动结构保证了行走轮在悬空状态下仍可提供足够的拖动力。文中提出的机械自适应型管道机器人驱动单元管道适应能力强,其新颖的结构组成与驱动原理丰富了管道机器人的自适应驱动理论。 展开更多

关键词 机械自适应型管道机器人 驱动单元 三轴差速式驱动模块 弹性全主动轮腿式管径适应模块 机械自适应 特性

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差动轮系移动焊接机器人机构运动学分析与仿真 被引量：6

9

作者 毛志伟 陈记超 周少玲 《热加工工艺》 北大核心 2020年第21期111-116,共6页

为提高移动焊接机器人跟踪精度,降低控制复杂度,提出了一种复合轮系轮式移动机器人机构。通过复合轮系传动机构,减少了机器人驱动电机与转向电机数量。在其速度分析基础上获得了机器人无侧滑转向条件。设计了一种适用于该机器人的双PID... 为提高移动焊接机器人跟踪精度,降低控制复杂度,提出了一种复合轮系轮式移动机器人机构。通过复合轮系传动机构,减少了机器人驱动电机与转向电机数量。在其速度分析基础上获得了机器人无侧滑转向条件。设计了一种适用于该机器人的双PID控制器,以整圆焊缝轨迹为例,进行了焊缝跟踪控制仿真,跟踪误差小于0.2 mm,机器人姿态变化平稳,各驱动轮无侧向滑动。结果表明,该机器人不仅可实现无侧滑的转向灵活,同时控制简单、跟踪精度高,降低了机器人成本,提高了焊接质量。 展开更多

关键词 移动焊接机器人 四轮驱动 焊缝跟踪 无侧滑 运动学建模

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轮式移动机器人电机驱动系统的研究与开发 被引量：3

10

作者 韩军 常瑞丽 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第9期115-117,共3页

以嵌入式运动控制体系为基础,以移动机器人为研究对象,结合三轮结构轮式移动机器人,对二轮差速驱动转向自主移动机器人运动学和动力学空间模型进行了分析和计算,研究和设计了自主移动机器人电机驱动系统,开发了一套二轮差速驱动转向移... 以嵌入式运动控制体系为基础,以移动机器人为研究对象,结合三轮结构轮式移动机器人,对二轮差速驱动转向自主移动机器人运动学和动力学空间模型进行了分析和计算,研究和设计了自主移动机器人电机驱动系统,开发了一套二轮差速驱动转向移动机器人电机驱动系统,完成了系统各部件的整体装配和调试。试验结果表明,该设计方案可行、系统运行稳定可靠、成本低廉、所用元件易于购置,具有较好的实用的价值和应用前景。 展开更多

关键词 轮式移动机器人 电机驱动 动力学

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双轮差速移动机器人轨迹跟踪混合控制算法研究 被引量：8

11

作者 许万 曹松 +2 位作者 罗西 王琪 杨维 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2018年第3期78-83,共6页

针对双轮差速移动机器人轨迹跟踪问题,提出一种基于前馈运动学和带有干扰观测器的解耦动力学的混合控制算法。首先,对双轮差速移动机器人的运动学、动力学以及位姿误差进行数学建模。其次,为保证移动机器人轨迹跟踪的快速收敛,采用前馈... 针对双轮差速移动机器人轨迹跟踪问题,提出一种基于前馈运动学和带有干扰观测器的解耦动力学的混合控制算法。首先,对双轮差速移动机器人的运动学、动力学以及位姿误差进行数学建模。其次,为保证移动机器人轨迹跟踪的快速收敛,采用前馈控制并结合位姿误差设计出运动学控制器;为保证移动机器人在速度上的跟踪性能,采用前馈解耦补偿器,加入干扰观测器,运用具有积分链式结构的微分器,设计出动力学控制器;将动力学控制器加入到运动学控制器中,设计了前馈运动学和带有干扰观测器的解耦动力学的混合控制器,并用Lyapunov函数直接法证明了系统的收敛性和稳定性。最后,通过仿真和样机验证,机器人稳定运行时左右摆差可达±9mm,证明了该混合控制算法的有效性和可行性。 展开更多

关键词 双轮差速 移动机器人 轨迹跟踪 混合控制

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移动焊接机器人的空间拓扑结构分析

12

作者 张轲 金鑫 吴毅雄 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期25-28,共4页

对移动焊接机器人的拓扑结构进行了分析.移动焊接机器人的基本结构主要为差速驱动的移动机器人本体配合快速调整的焊枪悬臂十字滑架.根据焊枪悬臂位置的不同可细分为焊枪位于车体前面、侧面、驱动轮的轴线上,或者焊枪悬臂可以绕驱动轮... 对移动焊接机器人的拓扑结构进行了分析.移动焊接机器人的基本结构主要为差速驱动的移动机器人本体配合快速调整的焊枪悬臂十字滑架.根据焊枪悬臂位置的不同可细分为焊枪位于车体前面、侧面、驱动轮的轴线上,或者焊枪悬臂可以绕驱动轮轴线中点旋转四种情况.结果表明,不同的拓扑结构,具有不同的运动行为以及跟踪适应性,其中焊枪位于两驱动轮轴线上的拓扑结构控制简单、运动灵活、焊接空间可达性强,在曲线以及大角度折线跟踪中不失为一种较为理想的选择.为不同的焊接应用场合选用不同的拓扑结构提供了选择依据. 展开更多

关键词 移动焊接机器人 差速驱动 拓扑结构 焊缝跟踪

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基于神经网络的机器人驱动系统数学模型辨识

13

作者 杜艳红 高庆吉 +1 位作者 卫勇 于亚萍 《安徽农业科学》 CAS 北大核心 2011年第18期11135-11136,11209,共3页

以轮式移动机器人驱动系统为主要研究对象,提出一种基于神经网络的分析与试验相结合的建模方法。该方法在分析理想直流电动机数学模型的基础上,采用串-并行辨识结构的神经网络确定系统输出与输入的关系,实现了机器人驱动系统的数学模型... 以轮式移动机器人驱动系统为主要研究对象,提出一种基于神经网络的分析与试验相结合的建模方法。该方法在分析理想直流电动机数学模型的基础上,采用串-并行辨识结构的神经网络确定系统输出与输入的关系,实现了机器人驱动系统的数学模型辨识。最后,通过试验证明了该方法的有效性,为未来工、农业等领域机器人的精确运动和动力控制的研究提供了技术支持。 展开更多

关键词 轮式移动机器人 驱动系统 分析与试验 神经网络 模型辨识

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基于反步法的移动机器人鲁棒跟踪控制

14

作者 李树荣 马慧超 矫德余 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第8期266-270,共5页

以四轮移动机器人为研究对象,建立了机器人完整的数学模型,包括运动学模型、动力学模型以及驱动电机模型。在机器人数学模型的基础上,采用反步法的思想设计具有全局收敛特性的鲁棒轨迹跟踪控制器,设计中考虑了驱动电机模型使控制器更符... 以四轮移动机器人为研究对象,建立了机器人完整的数学模型,包括运动学模型、动力学模型以及驱动电机模型。在机器人数学模型的基础上,采用反步法的思想设计具有全局收敛特性的鲁棒轨迹跟踪控制器,设计中考虑了驱动电机模型使控制器更符合实际控制要求,并将其分解为运动学控制器、动力学控制器以及电机控制器三部分,降低了控制器设计的难度。构造了系统的李雅普诺夫函数,证明了该类型移动机器人在所得控制器作用下,能实现对给定轨迹的全局渐近追踪。仿真实验结果表明基于反步法的控制器是有效的。 展开更多

关键词 差动驱动式移动机器人 轨迹跟踪 鲁棒控制 反步法 李雅普诺夫函数

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应用超声电机的自主移动机器人运动控制 被引量：4

15

作者 王宏建 孙志峻 +1 位作者 黄卫清 赵淳生 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 2006年第3期181-184,共4页

设计了一种自主移动机器人的机构和控制系统,将超声电机用于移动机器人的驱动,采用微控制器,以软件实现了电机的启停、调速和两电机同步转动的P I控制,进而实现了机器人运动的控制。实验中电机速度控制范围为20-80 r/m in,负载约为0.2 N... 设计了一种自主移动机器人的机构和控制系统,将超声电机用于移动机器人的驱动,采用微控制器,以软件实现了电机的启停、调速和两电机同步转动的P I控制,进而实现了机器人运动的控制。实验中电机速度控制范围为20-80 r/m in,负载约为0.2 N.m,实验结果表明了该控制方法的有效性和实用性。 展开更多

关键词 超声电机 移动机器人 PI控制 差速驱动

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四轮独立驱动移动机器人的动力学滑模转弯控制 被引量：1

16

作者 陈圣 高国琴 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第9期164-167,共4页

为解决四轮独立驱动移动机器人在转弯时易出现不稳定的问题,并提高其转弯性能,针对一种四轮独立驱动移动机器人,根据移动机器人各车轮转矩可单独控制的特点,首先,运用达朗贝尔原理建立以质心侧偏角和横摆角速度为状态变量的四轮独立转... 为解决四轮独立驱动移动机器人在转弯时易出现不稳定的问题,并提高其转弯性能,针对一种四轮独立驱动移动机器人,根据移动机器人各车轮转矩可单独控制的特点,首先,运用达朗贝尔原理建立以质心侧偏角和横摆角速度为状态变量的四轮独立转向动力学模型,然后,运用直接横摆力矩控制方法,设计以质心侧偏角和横摆角速度为控制系统状态变量的指数趋近律动力学滑模控制策略,以使移动机器人质心侧偏角控制在稳定范围内,且其横摆角速度能够很好地跟踪移动机器人期望运动轨迹。最后,通过基于Matlab/Simulink进行转向行驶控制仿真试验,结果表明,与前馈反馈控制方法相比,基于所建立动力学模型所设计滑模控制策略有效改善了移动机器人的转弯控制稳定性。 展开更多

关键词 动力学滑模控制 移动机器人 转弯控制 四轮驱动

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煤矿辅助运输机器人关键技术研究 被引量：20

17

作者 袁晓明 郝明锐 《工矿自动化》 北大核心 2020年第8期8-14,共7页

针对煤矿辅助运输机器人移动速度较快、行驶路线多变、行驶路面情况复杂等特殊工况,给出了煤矿辅助运输机器人的结构形式和技术架构:采用无驾驶室的结构设计,以自动驾驶系统为控制中枢,以轮式防爆线控动力底盘为移动平台,通过可更换的... 针对煤矿辅助运输机器人移动速度较快、行驶路线多变、行驶路面情况复杂等特殊工况,给出了煤矿辅助运输机器人的结构形式和技术架构:采用无驾驶室的结构设计,以自动驾驶系统为控制中枢,以轮式防爆线控动力底盘为移动平台,通过可更换的多种上装载具,实现不同物料在井下运输的无人化。针对煤矿辅助运输机器人的环境感知、定位导航和路径规划三大功能,提出了相应的解决方案:①矿井低照度环境下的机器视觉增强及感知融合技术:通过深度相机红外成像技术和平面激光雷达探测技术相结合的方式实现机器人的环境感知功能;②煤矿井下受限空间内的无线通信及定位技术:利用物联网无线通信定位和即时定位与地图构建(SLAM)技术相结合的方式实现机器人执行运输作业时的主动精确定位;③矿井复杂地质条件下的路径规划及避障机制:利用最短路径搜索算法和动态窗口算法分别实现该机器人的全局路径规划和局部路径规划功能。 展开更多

关键词 煤矿辅助运输机器人 轮式机器人 自动驾驶 运输无人化 环境感知 自主定位 路径规划

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基于领航跟随法的机器人可变队形编队控制 被引量：7

18

作者 彭滔 陈延政 刘成军 《控制工程》 CSCD 北大核心 2020年第8期1434-1439,共6页

针对差速驱动轮式移动机器人的队形可变编队控制问题,首先基于领航跟随法将编队分解为领航机器人与跟随机器人对,控制任务转化为跟随机器人与领航机器人间的可变期望距离和角度的跟踪控制。然后通过定义控制状态误差变量在直角坐标系中... 针对差速驱动轮式移动机器人的队形可变编队控制问题,首先基于领航跟随法将编队分解为领航机器人与跟随机器人对,控制任务转化为跟随机器人与领航机器人间的可变期望距离和角度的跟踪控制。然后通过定义控制状态误差变量在直角坐标系中导出误差控制模型,运用输入输出线性化方法设计了以驱动轮转速为控制输入的控制器,并编写了控制算法和绘制了控制器结构图。最后,利用仿真研究验证了所提控制器的有效性与合理性,通过对编队控制系统误差的渐近稳定,实现了实时编队控制目标。 展开更多

关键词 多机器人编队 差分驱动 编队控制 领航跟随法 控制算法

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全向移动机器人驱动轮同步转向机构设计 被引量：5

19

作者 阴贺生 张秋菊 宁萌 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期230-236,共7页

针对现有轮式全向移动机器人在工程实际应用中存在的驱动轮同步转向能力差的问题,设计了驱动轮同步转向机构。首先,基于虚拟样机技术分析了该同步转向机构的工作原理,并将它应用于轮式全向移动机器人。然后,利用运动学原理对加入同步转... 针对现有轮式全向移动机器人在工程实际应用中存在的驱动轮同步转向能力差的问题,设计了驱动轮同步转向机构。首先,基于虚拟样机技术分析了该同步转向机构的工作原理,并将它应用于轮式全向移动机器人。然后,利用运动学原理对加入同步转向机构机器人进行运动学分析,得到了电机输入转速与驱动轮转向速度之间的关系。最后,根据系统结构参数研制了一款主要应用于工厂物料搬运工作的产品样机并进行实验验证。机器人横向移动实验结果表明,该机器人可以通过不同方式进行全向移动,验证了该机器人的全向移动功能。研究表明同步转向机构的应用降低了轮式全向移动机器人控制难度,实现了机器人高速、高精度、高稳定性全向移动。 展开更多

关键词 全向移动机器人 转向机构 运动学分析 齿轮传动 驱动轮

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全向移动机器人驱动万向轮的设计与实现 被引量：8

20

作者 王慰军 杨桂林 +1 位作者 张驰 陈庆盈 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期633-638,共6页

全向移动机器人使用无解耦机构的驱动万向轮在转向时会派生出额外的滚轮滚动输出,这会导致运动的不稳定以及增加控制算法复杂性.为了解决驱动万向轮转向运动与驱动运动之间的耦合问题,通过在驱动万向轮内加入差速行星齿轮机构,合理地设... 全向移动机器人使用无解耦机构的驱动万向轮在转向时会派生出额外的滚轮滚动输出,这会导致运动的不稳定以及增加控制算法复杂性.为了解决驱动万向轮转向运动与驱动运动之间的耦合问题,通过在驱动万向轮内加入差速行星齿轮机构,合理地设置该行星齿轮组的输出传动比,可以将转向时的派生滚动输出从转向运动中解耦,实现了对机器人运动的精确控制,提高了机器人运动平稳性.最后通过对机器人进行运动学分析,得到了输入转速与机器人运动速度之间的关系,验证了机器人的全向移动功能,并为机器人运动控制提供了依据. 展开更多

关键词 全向移动机器人 差速行星齿轮 运动学分析 解耦 驱动万向轮

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