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基于具身智能的移动操作机器人系统发展研究 被引量:17
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作者 兰沣卜 赵文博 +1 位作者 朱凯 张涛 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2024年第1期139-148,共10页
具身智能是新一轮科技革命与产业变革中的战略性技术,是当前世界各国重点竞争的前沿高地之一;移动操作机器人系统因其优秀的运动、规划、执行能力成为具身技术首选的硬件载体;基于具身智能的移动操作机器人系统作为实现跨领域、多场景... 具身智能是新一轮科技革命与产业变革中的战略性技术,是当前世界各国重点竞争的前沿高地之一;移动操作机器人系统因其优秀的运动、规划、执行能力成为具身技术首选的硬件载体;基于具身智能的移动操作机器人系统作为实现跨领域、多场景、多功能的自主具身智能平台,将成为引领未来新一代信息技术和人工智能发展的关键。本文从基于具身智能的移动操作机器人系统发展的需求出发,总结了基于具身智能的移动操作机器人系统的发展现状,分析了该领域发展面临的问题和挑战,提出了涵盖多模态感知技术、世界认知与理解技术、智能自主决策技术、运动与操作联合规划技术等基于具身智能的移动操作机器人系统的共性关键技术。基于此,本文从国家政策倾斜、共性技术突破、交叉学科建设与人才培养、综合验证平台构建等方面提出了对策建议,以期助力具身智能发展浪潮下我国移动操作机器人领域的长足发展。 展开更多
关键词 具身智能 移动操作机器人 任务和运动联合规划 智能决策
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一种全方位移动机器人的运动分析与控制实现 被引量:43
2
作者 张翮 熊蓉 +1 位作者 褚健 丁冠英 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期1650-1653,1672,共5页
为达到在动态环境下,对机器人进行实时控制的目的,提出一种全方位移动机器人运动控制器的设计方法.以足球机器人Robocup作为实验平台,全方位移动机器人作为研究对象,通过研究具有四组正交轮组成的移动机构运动机理,在将机器人运动进行... 为达到在动态环境下,对机器人进行实时控制的目的,提出一种全方位移动机器人运动控制器的设计方法.以足球机器人Robocup作为实验平台,全方位移动机器人作为研究对象,通过研究具有四组正交轮组成的移动机构运动机理,在将机器人运动进行分析的基础上,以数字信号处理器(DSP)为核心,引入专家比例积分微分(PID)速度控制器,实现了对机器人的控制.实验结果表明,该设计方法有很好的实时性和一定的鲁棒性,在实际比赛中,实现了对全方位移动机器人的快速、实时、准确控制. 展开更多
关键词 全方位移动机器人 控制实现 DSP
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四轮全方位移动机器人的建模和最优控制 被引量:26
3
作者 熊蓉 张翮 +2 位作者 褚健 何臻峰 吴永海 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期93-98,共6页
本文研究实时动态环境中四轮全方位移动机器人的运动控制和轨迹规划.通过对机器人运动学和动力学特性的分析,给出了四轮全方位移动机器人的控制模型,并根据方程特性对其进行了合理的简化,使得计算量有效减少.同时采用Bang-Bang控制规划... 本文研究实时动态环境中四轮全方位移动机器人的运动控制和轨迹规划.通过对机器人运动学和动力学特性的分析,给出了四轮全方位移动机器人的控制模型,并根据方程特性对其进行了合理的简化,使得计算量有效减少.同时采用Bang-Bang控制规划出时间最优的机器人运动轨迹.通过轨迹规划和控制模型的结合达到了实时控制的效果.实验证明了模型的正确性和算法的有效性. 展开更多
关键词 全方位移动机器人 运动控制 轨迹规划
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四轮全方位轮式移动机器人的运动学模型研究 被引量:23
4
作者 杨世强 傅卫平 张鹏飞 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第3期412-415,420,共5页
具有平面上全部3个自由度的全方位移动机器人,可以实现灵活的运动,因而得到广泛的关注。本文在分析全方位轮式移动机器人特性的基础上,针对麦克纳姆轮在一个方向上为主动,在与其垂直的方向上为从动的特点,根据刚体运动学原理,对一种四... 具有平面上全部3个自由度的全方位移动机器人,可以实现灵活的运动,因而得到广泛的关注。本文在分析全方位轮式移动机器人特性的基础上,针对麦克纳姆轮在一个方向上为主动,在与其垂直的方向上为从动的特点,根据刚体运动学原理,对一种四轮全方位轮式移动机器人的运动学方程进行了推导,建立了运动学模型,分析了运动学误差。最后,基于滚动窗口路径规划,通过计算机仿真与实验验证,结果表明该运动学模型正确可行。 展开更多
关键词 全方位 移动机器人 运动学模型
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全方位移动清扫机器人控制技术的研究 被引量:8
5
作者 周大威 高学山 +1 位作者 王炎 徐殿国 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2000年第6期65-67,87,共4页
研制出一种全方位移动清扫机器人 ,可实现大面积区域室内地面的清扫服务。结构开放性、模块通用性和反应快速性为原则 ,设计出一种适合于机器人服务的控制系统 ,提出了一种分级并行控制结构 ,阐述了硬件结构和软件流程 ,提出了电源管理... 研制出一种全方位移动清扫机器人 ,可实现大面积区域室内地面的清扫服务。结构开放性、模块通用性和反应快速性为原则 ,设计出一种适合于机器人服务的控制系统 ,提出了一种分级并行控制结构 ,阐述了硬件结构和软件流程 ,提出了电源管理和腔路转换两种节能措施 ,最后给出了现场试验结果。 展开更多
关键词 全方位移动 清扫机器人 控制系统 分级并行结构
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毫米级全方位移动机器人及其微装配系统研究 被引量:5
6
作者 陈佳品 李振波 唐晓宁 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第14期1223-1225,共3页
微装配系统由微机器人、微移动平台、普通摄像头和显微摄像头组成。微机器人本体尺寸为9mm×9mm×6mm,具有全方位移动特性。机器人使用了4个直径3mm电磁型微电机,其中1个为转向驱动器,其余为前进动力源。基于LIGA技术制造的微... 微装配系统由微机器人、微移动平台、普通摄像头和显微摄像头组成。微机器人本体尺寸为9mm×9mm×6mm,具有全方位移动特性。机器人使用了4个直径3mm电磁型微电机,其中1个为转向驱动器,其余为前进动力源。基于LIGA技术制造的微齿轮减速系统将4个电机联系在一起,提高了转向分辨率和转向驱动力矩。由SU-8胶制成的手掌固定于压电机械手臂的前端并安装在机器人的顶部,可夹放工件。通过采用细分方法,微机器人直线移动定位达到每步0.07mm,转向精度每步0.8°。微移动平台的定位精度为每步0.005mm,其位移范围为0~0.3mm。微机器人与微动平台相互结合实现了轴孔装配,轴承孔径为0.6mm,轴径0.35mm。 展开更多
关键词 毫米级 全方位 移动机器人 微装配
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Mecanum轮全方位移动机器人的速度修正 被引量:8
7
作者 贾茜 王兴松 夏国庆 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2010年第11期42-45,共4页
Mecanum轮的制造精度较高,加工难度较大,而且加工装配的误差会引起辊子与轮毂轴线夹角α的误差。分析了α的偏差对机器人运动精度影响,提出一种α角的标定方法并应用到自主设计制造的Mecanum轮全方位移动机器人上。实验证明,标定前机器... Mecanum轮的制造精度较高,加工难度较大,而且加工装配的误差会引起辊子与轮毂轴线夹角α的误差。分析了α的偏差对机器人运动精度影响,提出一种α角的标定方法并应用到自主设计制造的Mecanum轮全方位移动机器人上。实验证明,标定前机器人沿横向平移和原地旋转的速度误差分别为17.4%和8.8%,标定后机器人相应的速度误差只有2.4%和3.1%。结合理论分析和实验结果,对α角进行标定能够减小制造误差对机器人速度的影响,提高运动控制精度。此外,该方法对于降低加工制造难度,扩大Mecanum技术的应用具有积极的作用。 展开更多
关键词 MECANUM轮 全方位移动机器人 运动性能 误差分析
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一种全方位护理移动机器人的结构设计与运动学分析 被引量:5
8
作者 贠今天 武爱华 桑宏强 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2016年第3期78-83,88,共7页
针对需要护理的环境背景及机器人的作业要求,提出了一种全方位护理移动机器人的设计方法,运用solidworks进行了各部分结构初期设计,并在ADAMS中对该虚拟样机进行了动力学仿真,完成了对选型的电机进行了验证;利用D-H方法建立了机器人上... 针对需要护理的环境背景及机器人的作业要求,提出了一种全方位护理移动机器人的设计方法,运用solidworks进行了各部分结构初期设计,并在ADAMS中对该虚拟样机进行了动力学仿真,完成了对选型的电机进行了验证;利用D-H方法建立了机器人上肢单臂运动学模型,得到了机器人的运动学正逆解;通过对上肢双臂建立两杆避碰模型,提出了两种相碰的检验条件,选出了最佳检测避碰方案,解决了约束条件下双臂的逆运动学问题;在Matlab环境下,利用蒙特卡罗法计算出工作空间,为确定机器人构形、参数和杆长的优化提供了依据;基于移动机器人在特定环境中的运行稳定性、应用范围、承载能力等特点,对机器人下肢移动方式进行了优化选择,采用全方位移动的完整约束Mecanum轮结构并建立下肢运动学模型,通过对其逆运动学速度雅可比矩阵秩的计算,结合具体结构的分析,优选出四轮全方位运动系统的最佳结构布局形式,提高了机器人运动过程中的稳定性. 展开更多
关键词 全方位护理 护理机器人 移动机器人 结构设计 运动学分析 双臂逆解分析 工作空间
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四轮全方位移动机器人各向相异性研究 被引量:7
9
作者 冷春涛 曹其新 《智能系统学报》 2007年第3期45-51,共7页
由于全方位轮的特殊构造,使得全方位移动机器人沿不同方向运动时具有的最大速度不同,以及在不同方向上的加速性能也不同,称之为各向相异性(anisotropy).为了充分发挥全方位移动机器人的优越性,通过对4轮全方位移动机器人进行运动学、动... 由于全方位轮的特殊构造,使得全方位移动机器人沿不同方向运动时具有的最大速度不同,以及在不同方向上的加速性能也不同,称之为各向相异性(anisotropy).为了充分发挥全方位移动机器人的优越性,通过对4轮全方位移动机器人进行运动学、动力学建模,分析了机器人各向相异性,确定了轮系布置与最大速度曲线的相关规律,以及当机器人沿某一方向以一定加速度运动时,不同轮子上驱动电机所需提供的转矩,从而使得机器人加速运动时更好地避免轮子打滑.并且通过Matlab-ADAMS联合仿真以及实际实验,验证了分析结果的正确性.对机器人的各向相异性作了全面系统的研究,从而更清楚地表述了模型特性,为更好地控制全方位移动机器人提供了基础. 展开更多
关键词 全方位移动机器人 全方位 相异性
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一种模块化全方位移动机器人的运动学分析 被引量:2
10
作者 叶长龙 胡德利 +1 位作者 马书根 李斌 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2010年第1期46-49,共4页
全方位移动机器人由三个轮式模块化单元和一个连接平台组成。轮式模块化单元是一个模块化万向单元称为MUU,具有俯仰、偏航和回转三个自由度。MUU的圆柱形铝合金外壳上安装了一系列的被动轮,这些被动轮机构使MUU成为一个大的全方位驱动轮... 全方位移动机器人由三个轮式模块化单元和一个连接平台组成。轮式模块化单元是一个模块化万向单元称为MUU,具有俯仰、偏航和回转三个自由度。MUU的圆柱形铝合金外壳上安装了一系列的被动轮,这些被动轮机构使MUU成为一个大的全方位驱动轮。MUU在垂直于身体轴线方向能够提供较大驱动力,而在身体轴线方向的作用力由小被动轮卸载,从而实现万向轮的功能。高度的集成性使MUU的通讯和更换易于实现。移动机器人的运动学分析证明了该机器人的运动灵活性。最后,给出了该机器人的运动实验和仿真结果。 展开更多
关键词 全方位运动 轮式移动机器人 运动学 模块化
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爬壁机器人全方位移动机构研制 被引量:2
11
作者 谈士力 张海洪 龚振邦 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 2000年第2期95-99,共5页
开发了用于机器人壁面自动清洗装置的可越障轮式全方位移动机构 .该机构保证机器人在保持机体方位不变的前提下 ,沿壁面任意方向直线移动或在原地旋转任意角度 。
关键词 全方位移动机构 爬壁机器人 越障机构 运行路径
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基于Mecanum轮的轮腿式全方位移动机器人的研究及设计 被引量:5
12
作者 杨家武 刘林 +1 位作者 王琢 张铎 《现代电子技术》 北大核心 2020年第5期155-158,共4页
为了保证移动机器人的机动性和灵活性,提高登台越障运动的能力,设计了一种基于Mecanum轮的轮腿式全方位移动机器人。采用M3508直流无刷减速电机和4个Mecanum轮相配合的方式,实现机器人的全方位运动;通过同步带传动,完成前后辅助腿的伸... 为了保证移动机器人的机动性和灵活性,提高登台越障运动的能力,设计了一种基于Mecanum轮的轮腿式全方位移动机器人。采用M3508直流无刷减速电机和4个Mecanum轮相配合的方式,实现机器人的全方位运动;通过同步带传动,完成前后辅助腿的伸缩运动,达到登台越障效果;采用STM32F405RGT6单片机控制中心板驱动底盘驱动电机和辅助腿伸缩电机,完成指控动作;利用串级PID控制电机,减少稳态误差,提高系统稳定性。结果表明,基于Mecanum轮的轮腿式全方位移动机器人机动性强、登台越障能力相对于普通移动机器人得到显著提高。 展开更多
关键词 MECANUM轮 轮腿式全方位移动机器人 STM32 串级PID FREERTOS 实时嵌入式系统
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基于ZigBee技术的全方位移动机器人本体设计 被引量:5
13
作者 丁茹 郑桐 赵丽 《机床与液压》 北大核心 2008年第B07期354-356,375,共4页
在"远程脑"概念的基础上,提出了"远程小脑"的概念,以此设计了基于ZigBee技术的全方位移动机器人,详细给出了机器人的各个功能模块的硬件实现方案,并进行了深入的分析和论证。
关键词 全方位移动机器人 远程脑 ZIGBEE技术 麦卡纳姆轮
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全方位移动机器人视觉伺服系统的建模与控制 被引量:5
14
作者 林叶贵 邢科新 +1 位作者 何德峰 倪伟琦 《高技术通讯》 CAS 2023年第4期411-418,共8页
考虑非完整性移动机器人存在的速度约束问题,本文研究了由3个主动偏心轮组成的全方位移动机器人视觉伺服系统。针对视觉伺服系统具有视觉可见性约束和执行器约束,提出了一种基于模型预测控制(MPC)策略的视觉伺服控制器。首先,基于主动... 考虑非完整性移动机器人存在的速度约束问题,本文研究了由3个主动偏心轮组成的全方位移动机器人视觉伺服系统。针对视觉伺服系统具有视觉可见性约束和执行器约束,提出了一种基于模型预测控制(MPC)策略的视觉伺服控制器。首先,基于主动偏心轮的全方位移动机器人的运动学方程和视觉伺服系统误差模型,对全方位移动机器人偏心方向轮滚动角速度和偏转角速度的视觉伺服误差系统进行建模。在此基础上,建立全方位移动机器人的视觉伺服预测控制策略,并采用原对偶神经网络在线求解凸优化问题。最后仿真实验表明,所设计的控制器不仅可以较好地处理约束条件,驱动移动机器人到达目标点,并且与传统预测控制方法相比更高效。 展开更多
关键词 全方位移动机器人 视觉伺服 原对偶神经网络 模型预测控制(MPC)
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一种全方位移动机器人的控制方法 被引量:4
15
作者 邓旭玥 易建强 赵冬斌 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期139-144,共6页
基于本所开发的轮式全方位移动机器人,给出了这一类机器人的运动学模型;依据矩阵条件数的概念,分析了运动学模型的不确定性对控制效果的影响;利用机器人具有的全方位移动能力,提出一种结构简单的控制方法,在机器人本体方向保持不变或依... 基于本所开发的轮式全方位移动机器人,给出了这一类机器人的运动学模型;依据矩阵条件数的概念,分析了运动学模型的不确定性对控制效果的影响;利用机器人具有的全方位移动能力,提出一种结构简单的控制方法,在机器人本体方向保持不变或依据某种要求变化的情形下,分别实现轨迹跟踪和位姿跟踪;仿真计算和实际实验结果证明了所提出的控制方法的有效性。 展开更多
关键词 轮式全方位移动机器人 控制方法 运动学模型 驱动系统
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全方位移动机器人编队控制研究 被引量:2
16
作者 杨萍 侯静茹 《机电工程》 CAS 2017年第7期796-801,共6页
针对多机器人系统编队的控制问题,将编队行为分为了任务执行行为、队形保持行为、安全运行行为,并分别对各行为进行了研究,对各种传统编队方法进行了总结和比较,通过建立移动机器人的运动学模型,得到了车体运动的控制参数,提出了针对基... 针对多机器人系统编队的控制问题,将编队行为分为了任务执行行为、队形保持行为、安全运行行为,并分别对各行为进行了研究,对各种传统编队方法进行了总结和比较,通过建立移动机器人的运动学模型,得到了车体运动的控制参数,提出了针对基于麦克纳姆轮的全方位移动机器人编队的基于行为的融合编队控制算法,利用Matlab软件对编队的各种行为进行了仿真。研究结果表明,该基于行为的融合编队控制算法能使全方位机器人完成编队行为,能够实现队形形成、队形保持、躲避静态障碍物、躲避机器人及驶向目标点等行为,编队基于该方法,实现迅速、可靠性高。 展开更多
关键词 编队控制 麦克纳姆轮 全方位移动机器人 融合算法
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基于双环滑模控制的全方位移动机器人轨迹跟踪研究 被引量:2
17
作者 车洪磊 《高技术通讯》 CAS 2022年第7期756-762,共7页
针对复杂环境下麦克纳姆轮的全方位移动机器人工作时面临不确定性以及内外部扰动等问题,提出基于双环滑模控制的移动机器人轨迹跟踪控制方法。采用拉格朗日方法建立了麦克纳姆轮移动机器人动力学模型,提出了双环滑模控制策略来实现内外... 针对复杂环境下麦克纳姆轮的全方位移动机器人工作时面临不确定性以及内外部扰动等问题,提出基于双环滑模控制的移动机器人轨迹跟踪控制方法。采用拉格朗日方法建立了麦克纳姆轮移动机器人动力学模型,提出了双环滑模控制策略来实现内外环的位置及速度跟踪,应用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性,并使用Matlab/Simulink软件进行移动平台的直线与圆弧轨迹跟踪的仿真。仿真结果表明,全方位移动机器人能够快速平滑地跟踪理想轨迹,误差收敛速度较快,系统的鲁棒性较强。此外,实物实验表明,所提算法能在外界扰动的情况下实现轨迹的跟踪控制。 展开更多
关键词 麦克纳姆轮 全方位移动机器人 轨迹跟踪 双环滑模
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毫米级全方位微型移动机器人的结构设计
18
作者 张琛 曹长江 +1 位作者 李振波 冯建智 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2001年第6期63-65,4,共4页
根据微型机器人的要求 ,设计出实现全方位移动的微型机器人本体 ,该微型机器人外行尺寸仅为 8mm× 6mm× 6mm ,该微型机器人能达到较高的定位精度和转向精度。本文同时对该微型机器人运动的稳定性和全方位移动特性进行了论证 ,... 根据微型机器人的要求 ,设计出实现全方位移动的微型机器人本体 ,该微型机器人外行尺寸仅为 8mm× 6mm× 6mm ,该微型机器人能达到较高的定位精度和转向精度。本文同时对该微型机器人运动的稳定性和全方位移动特性进行了论证 ,实验表明该全方位微型移动机器人结构合理 ,运行可靠 ,具有一定的先进性和实用价值。 展开更多
关键词 微型机器人 微型马达 全方位移动 结构设计 稳定性 运动特性
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基于APFIGA的全方位机器人多障碍区路径规划研究 被引量:2
19
作者 蒋林 赵杰 +1 位作者 闫继宏 陈新元 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期68-73,共6页
为解决机器人在多障碍区的路径规划问题,提出了一种基于由遗传算法改进的人工势场法(APFIGA)的全方位移动操作机器人路径规划方法。该规划方法通过在可穿越的障碍区添加障碍物穿越系数来鼓励机器人走捷径,进而提高其路径优化能力;... 为解决机器人在多障碍区的路径规划问题,提出了一种基于由遗传算法改进的人工势场法(APFIGA)的全方位移动操作机器人路径规划方法。该规划方法通过在可穿越的障碍区添加障碍物穿越系数来鼓励机器人走捷径,进而提高其路径优化能力;利用当前点邻域内势场强度信息,结合遗传算法确定全方位移动操作机器人的运动方向及速度,并引入机器人速度及移动障碍物速度的影响,得出势场强度下降最快的路径,提高方法的动态环境规划能力。该方法能克服机器人在障碍物附近易于抖动的现象,通过在斥力势中添加与目标距离成正比的系数项解决目标不可达问题,并利用填平势场跳出局部极小。仿真与实物实验结果验证了所提出路径规划方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 全方位移动操作机器人 由遗传算法改进的人工势场法(APFIGA) 穿越系数 人工势场(APF) 遗传算法
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移动操作机器人运动控制与误差分析实验研究
20
作者 郭隆臻 张振山 +1 位作者 张若平 崔国华 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第5期325-331,337,共8页
针对汽车零部件装配线的物料分拣及供给问题,设计并组装了一台移动操作机器人用于实现智能化自动送料。以此移动操作平台为对象,建立了其运动学模型,并以此为依据提出了运动控制策略,分析了输入脉冲与机器人速度及转弯半径之间的关系。... 针对汽车零部件装配线的物料分拣及供给问题,设计并组装了一台移动操作机器人用于实现智能化自动送料。以此移动操作平台为对象,建立了其运动学模型,并以此为依据提出了运动控制策略,分析了输入脉冲与机器人速度及转弯半径之间的关系。利用激光跟踪仪对机器人直线和圆周运动的轨迹进行标定,获取了轨迹误差随速度的变化规律。研究结果表明,通过控制电机的输入脉冲,提出的运动控制策略可以满足在不同场景要求下的移动机器人定位和运行。机器人直线速度与输入脉冲成正比,转向速度与输入脉冲差成正比,转弯半径与输入脉冲和成正比。由轨迹误差与速度的关系,得到机器人的最佳速度为(0.2~0.3)m/s,当运送小型零部件且需要提高运行效率时,可控制直线速度在(0.5~0.7)m/s,为分析运动性能提供了一种解决方法。 展开更多
关键词 移动操作机器人 运动学模型 控制策略 激光跟踪仪 误差分析
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