基于Kane法的五杆式人机合作机器人动力学分析及仿真 被引量：6

1

作者 路敦民 张立勋 +1 位作者 杨向东 陈恳 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1734-1738,共5页

人机合作机器人(Cobot)是一种新型的机器人,它可以和操作者在同一作业空间内直接协同作业。以Kane方法和五杆Cobot的运动学为基础,以机座关节所连的两个运动杆件的角速度作为广义速率,推导出各杆质心的偏速度和各杆的偏角速度,进而推导... 人机合作机器人(Cobot)是一种新型的机器人,它可以和操作者在同一作业空间内直接协同作业。以Kane方法和五杆Cobot的运动学为基础,以机座关节所连的两个运动杆件的角速度作为广义速率,推导出各杆质心的偏速度和各杆的偏角速度,进而推导出五杆Cobot自由模式和约束模式时的动力学方程。利用MATLAB进行了数值仿真,仿真结果表明,该机器人具有被动和约束的特点。该动力学方程可以应用于Cobot的控制特性分析、仿真等方面。 展开更多

关键词 五杆机构 人机合作机器人 Kane法 动力学分析 MATLAB仿真

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五杆式人机合作机器人运动学分析及仿真 被引量：3

2

作者 张立勋 路敦民 +1 位作者 董玉红 沈锦华 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期184-188,共5页

人机合作机器人是一种新型的机器人,它通过与操作者合作共同完成作业任务.操作者提供驱动机器人运动的力,机器人控制其末端的轨迹,使其沿着期望轨迹运动.该文利用复数矢量法对一种五杆式人机合作机器人的运动学正、逆过程进行了分析,推... 人机合作机器人是一种新型的机器人,它通过与操作者合作共同完成作业任务.操作者提供驱动机器人运动的力,机器人控制其末端的轨迹,使其沿着期望轨迹运动.该文利用复数矢量法对一种五杆式人机合作机器人的运动学正、逆过程进行了分析,推导出其运动方程.对工作空间、位移、速度及约束特性进行了仿真分析.仿真结果表明了运动学分析结果的正确性和轨迹约束控制的可行性. 展开更多

关键词 五杆人机合作机器人 复数矢量法 速度约束 机器人控制

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五连杆式人机合作机器人运动学及动力学研究 被引量：11

3

作者 张立勋 董玉红 路敦民 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2004年第3期337-340,共4页

人机合作机器人(Cobot)是被动的能直接与人合作的机器人.根据差动轮系的不完全约束特性,提出了基于差动轮系的五连杆式人机合作机器人模型.根据差动机构与关节、差动机构与差动机构之间的耦合关系,建立了串联式Cobot的运动学模型和动力... 人机合作机器人(Cobot)是被动的能直接与人合作的机器人.根据差动轮系的不完全约束特性,提出了基于差动轮系的五连杆式人机合作机器人模型.根据差动机构与关节、差动机构与差动机构之间的耦合关系,建立了串联式Cobot的运动学模型和动力学模型.对串联式五连杆Cobot模型样机进行了实验研究.实验结果表明,该五连杆式Cobot能够跟踪理想直线,具有不完全约束特性,如果进一步完善,它可以被应用在大型零件的装配生产线、外科手术以及一些需要人机合作的场合. 展开更多

关键词 人机合作机器人 差动机构 不完全约束 约束控制

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合作机器人微操作力提升系统的控制策略及实验研究 被引量：1

4

作者 董玉红 张立勋 刘亚鹏 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期493-497,共5页

根据合作机器人提升系统的组成和工作原理,提出了顺应操作者特性的阻抗控制策略,建立了微操作力提升系统的数学模型和Simulink仿真模型,对阻抗控制策略进行了仿真分析。基于dSPACE半物理仿真平台对提升系统的控制策略进行了实验研究。... 根据合作机器人提升系统的组成和工作原理,提出了顺应操作者特性的阻抗控制策略,建立了微操作力提升系统的数学模型和Simulink仿真模型,对阻抗控制策略进行了仿真分析。基于dSPACE半物理仿真平台对提升系统的控制策略进行了实验研究。研究结果表明,该控制策略是可行的,操作者施加较小的操作力,提升系统就能顺应人的操作升降重物,且能满足操作者提升操作的柔顺性要求。 展开更多

关键词 合作机器人 微操作力 阻抗控制策略

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合作机器人轨迹规划及实验研究 被引量：1

5

作者 张立勋 董玉红 +1 位作者 路敦民 沈锦华 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第22期1975-1978,共4页

为实现合作机器人(Cobot)的虚拟轨迹控制,提出了基于操作力的轨迹规划方法;根据操作力、期望轨迹和Cobot末端当前位置,对Cobot进行了轨迹规划,建立了Cobot的轨迹规划模型,并对Cobot跟踪直线和圆弧轨迹进行了实验研究。结果表明,基于操... 为实现合作机器人(Cobot)的虚拟轨迹控制,提出了基于操作力的轨迹规划方法;根据操作力、期望轨迹和Cobot末端当前位置,对Cobot进行了轨迹规划,建立了Cobot的轨迹规划模型,并对Cobot跟踪直线和圆弧轨迹进行了实验研究。结果表明,基于操作力的轨迹规划方法能在人机合作的条件下使Cobot跟踪期望轨迹,且操作力的大小不影响Cobot的运动轨迹,Cobot的运动速度随着操作力的增加而增大,符合人机合作要求。基于操作力的轨迹规划模型可应用于外科手术、物料搬运和零件装配的人机合作机器人中。 展开更多

关键词 合作机器人 COBOT 虚拟轨迹 轨迹规划 操作力

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基于速度约束的五杆式人机合作机器人控制策略研究

6

作者 路敦民 张立勋 +1 位作者 杨向东 陈恳 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1209-1213,共5页

提出了基于速度约束的机器人控制策略,该控制策略根据操作者的操作力、机器人轨迹偏差和当前速度,计算出控制量,实现对机器人末端轨迹的虚拟约束控制。对机器人利用该控制策略跟踪直线和圆弧两种轨迹的效果进行了仿真,结果表明该控制策... 提出了基于速度约束的机器人控制策略,该控制策略根据操作者的操作力、机器人轨迹偏差和当前速度,计算出控制量,实现对机器人末端轨迹的虚拟约束控制。对机器人利用该控制策略跟踪直线和圆弧两种轨迹的效果进行了仿真,结果表明该控制策略可以实现人机合作机器人对轨迹虚拟约束控制的要求。 展开更多

关键词 五杆机构 人机合作机器人 速度约束 虚拟轨迹控制 控制策略

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五杆式人机合作机器人控制策略仿真研究

7

作者 路敦民 张立勋 +1 位作者 杨向东 陈恳 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第20期5596-5599,共4页

轨迹控制策略是人机合作机器人实现人机合作的重要条件。介绍了五杆Cobot的机构及其控制系统,提出了基于速度约束和位置约束的人机合作机器人轨迹控制策略,建立了相应的控制模型。两种控制策略均具有被动和约束的特征,主要区别是产生控... 轨迹控制策略是人机合作机器人实现人机合作的重要条件。介绍了五杆Cobot的机构及其控制系统,提出了基于速度约束和位置约束的人机合作机器人轨迹控制策略,建立了相应的控制模型。两种控制策略均具有被动和约束的特征,主要区别是产生控制量的方法不同。利用MATLAB对两种控制策略跟踪直线和圆弧轨迹进行了仿真,结果表明,两种控制策略均可实现人机合作的要求,但位置约束控制策略轨迹约束精度更高一些。 展开更多

关键词 人机合作机器人 虚拟轨迹控制 控制策略 速度约束 位置约束

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合作机器人的被动约束特性及实验研究

8

作者 董玉红 张立勋 +1 位作者 王怀军 沈锦华 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2006年第11期1373-1376,共4页

合作机器人(Cobot)是在同一作业空间与人直接物理合作的机器人。为了实现Cobot与人直接合作,Cobot的关节机构必须具有被动约束特性。建立了一种基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型和它的控制模型,对关节机构的被动约束特性和Co... 合作机器人(Cobot)是在同一作业空间与人直接物理合作的机器人。为了实现Cobot与人直接合作,Cobot的关节机构必须具有被动约束特性。建立了一种基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型和它的控制模型,对关节机构的被动约束特性和Cobot的轨迹跟踪特性进行了实验研究。实验结果表明,不完全约束关节机构具有被动特性,并能约束Cobot关节的运动状态,并能使Cobot在不同操作力作用下跟踪期望轨迹,不会因机器人失控伤害操作者,满足Cobot与人合作的要求。具有这种关节机构的Cobot可以应用在外科手术、物料搬运和零件的装配等需要人机合作的场合。 展开更多

关键词 合作机器人 被动约束特性 不完全约束 超越离合器

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合作机器人的控制策略及仿真(英文)

9

作者 吴明阳 闫健 陈德运 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第16期3787-3792,共6页

合作机器人(cobot)是与人在同一作业空间内直接进行物理合作的机器人。为了实现cobot直接与人合作作业,根据cobot的特点,建立了不完全约束关节机构的模型和cobot的控制模型,提出了cobot的控制策略。建立了控制策略的仿真模型,对cobot跟... 合作机器人(cobot)是与人在同一作业空间内直接进行物理合作的机器人。为了实现cobot直接与人合作作业,根据cobot的特点,建立了不完全约束关节机构的模型和cobot的控制模型,提出了cobot的控制策略。建立了控制策略的仿真模型,对cobot跟踪给定直线和圆弧进行了仿真研究。研究结果表明:这种控制策略是可行的,它能在人机合作的条件下使cobot跟踪期望轨迹。当操作力为0时,cobot静止不动,因此不会因为机器人失控而伤害操作者,满足了人机合作的要求。这种控制策略可以应用在外科手术、物料搬运和零件装配的合作机器人中。 展开更多

关键词 合作机器人 不完全约束 控制策略 仿真

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合作机器人助力型关节机构的驱动控制及实验研究

10

作者 董玉红 张立勋 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1097-1102,共6页

根据合作机器人(Cobot)的特点和超越离合器的特性,提出了基于双单向超越离合器的助力型关节机构,利用拉格朗日方法建立了单向超越离合器的数学模型和助力型关节机构的动力学模型,并基于dSPACE半物理仿真平台对助力型关节机构的特性进行... 根据合作机器人(Cobot)的特点和超越离合器的特性,提出了基于双单向超越离合器的助力型关节机构,利用拉格朗日方法建立了单向超越离合器的数学模型和助力型关节机构的动力学模型,并基于dSPACE半物理仿真平台对助力型关节机构的特性进行了实验研究.研究结果表明,该助力型关节机构可以跟踪指令信号,具有助力约束特性,可以克服摩擦阻力,使Cobot操作轻便省力,满足合作机器人与人合作的性能要求.具有这种关节的机器人可以应用于物料搬运以及航空、航天等大型武备零件的装配生产线中. 展开更多

关键词 合作机器人 关节机构 驱动控制 DSPACE

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合作机器人的关键技术及实验研究 被引量：2

11

作者 董玉红 张立勋 +1 位作者 王怀军 沈锦华 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期423-428,共6页

为了使合作机器人(Cobot)在同一作业空间内与人直接进行物理合作,对Cobot的不完全约束关节机构和虚拟轨迹控制2项关键技术进行了建模及实验研究.建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型及约束控制模型,并以五杆式Cobot为实... 为了使合作机器人(Cobot)在同一作业空间内与人直接进行物理合作,对Cobot的不完全约束关节机构和虚拟轨迹控制2项关键技术进行了建模及实验研究.建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型及约束控制模型,并以五杆式Cobot为实验样机对关节机构的被动约束特性进行了实验验证.提出了基于操作力的轨迹规划方法,建立了轨迹规划模型,并对Cobot跟踪给定直线和圆弧轨迹进行了实验研究.研究结果表明,不完全约束关节机构具有被动特性,可以约束Cobot关节的运动状态;轨迹规划方法可以实现Cobot的轨迹控制.文中的研究成果经过进一步完善,可以应用到合作机器人系统,对完善人机合作技术、扩大机器人产业和提高机器人的作业水平等具有重要的实际意义. 展开更多

关键词 合作机器人 不完全约束 虚拟轨迹控制 关键技术

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基于双超越离合器的合作机器人关节机构建模及仿真 被引量：2

12

作者 董玉红 张立勋 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1092-1095,共4页

合作机器人(Cobot)是一种在同一作业空间内与人直接进行物理合作的新型机器人。为了实现Cobot与人合作的功能,建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型和Cobot关节机构的控制模型。设计了Cobot关节机构的Simulink仿真程序,并... 合作机器人(Cobot)是一种在同一作业空间内与人直接进行物理合作的新型机器人。为了实现Cobot与人合作的功能,建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型和Cobot关节机构的控制模型。设计了Cobot关节机构的Simulink仿真程序,并对机构的特性进行了仿真分析。仿真结果表明,该Cobot关节机构具有被动的约束特性,满足Cobot与人合作的要求。具有这种关节机构的Cobot可以应用在外科手术、物料搬运和零件装配等需要人机合作的场合。 展开更多

关键词 合作机器人(Cobot) 超越离合器 不完全约束 建模 仿真

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合作机器人的控制策略及实验研究 被引量：1

13

作者 董玉红 张立勋 沈锦华 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2005年第11期30-34,共5页

为了实现合作机器人(cobot)与人直接合作,根据其特性,建立了cobot不完全约束关节机构的模型和它的控制模型,提出了cobot的控制策略,并对cobot跟踪直线和圆弧轨迹进行了实验研究.研究结果表明,该控制策略是可行的,能在人机合作的条件下使... 为了实现合作机器人(cobot)与人直接合作,根据其特性,建立了cobot不完全约束关节机构的模型和它的控制模型,提出了cobot的控制策略,并对cobot跟踪直线和圆弧轨迹进行了实验研究.研究结果表明,该控制策略是可行的,能在人机合作的条件下使cobot跟踪期望轨迹,并不会因为机器人的失控而伤害操作者,可满足人机合作的要求.提出的cobot控制策略可以应用于外科手术、物料搬运和零件装配的合作机器人中. 展开更多

关键词 合作机器人 不完全约束 控制策略 实验研究

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基于MATLAB的合作机器人(Cobot)动力学仿真 被引量：3

14

作者 董玉红 张立勋 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期92-97,共6页

合作机器人(Cobot)是能直接与人合作的机器人.为了分析Cobot的动力学性能,应用牛顿-欧拉法,基于MATLAB对四自由度Cobot进行了动力学仿真.推导了Cobot的运动约束方程和动力学方程,构成了Cobot的约束矩阵方程.通过MATLAB函数来求解约束矩... 合作机器人(Cobot)是能直接与人合作的机器人.为了分析Cobot的动力学性能,应用牛顿-欧拉法,基于MATLAB对四自由度Cobot进行了动力学仿真.推导了Cobot的运动约束方程和动力学方程,构成了Cobot的约束矩阵方程.通过MATLAB函数来求解约束矩阵方程,建立了Cobot的动力学仿真模型,并对Cobot跟踪给定直线进行了仿真分析.仿真结果表明,该仿真模型具有Cobot机器人的特点,可以方便地获得Cobot的动力学参数,为实现机器人的控制及性能改进提供了理论依据. 展开更多

关键词 MATLAB 合作机器人 动力学

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基于Matlab的五杆式人机合作机器人动力学仿真研究 被引量：3

15

作者 路敦民 张立勋 +1 位作者 董玉红 王岚 《中国工程机械学报》 2005年第1期16-20,共5页

人机合作机器人是一种新型的机器人,它通过和操作者合作共同完成作业任务.操作者提供驱动机器人运动的力,机器人控制其末端的轨迹,使其沿着期望轨迹运动.利用Matlab软件中的SimMechanics和Simulink工具对一种五杆式人机合作机器人自由... 人机合作机器人是一种新型的机器人,它通过和操作者合作共同完成作业任务.操作者提供驱动机器人运动的力,机器人控制其末端的轨迹,使其沿着期望轨迹运动.利用Matlab软件中的SimMechanics和Simulink工具对一种五杆式人机合作机器人自由模式和约束模式的动力学特性进行了仿真研究,分析了约束系统的性能对人机合作机器人工作性能的影响. 展开更多

关键词 五杆人机合作机器人 动力学 速度约束 MATLAB

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基于双超越离合器和Sim Mechanics的合作机器人建模及仿真 被引量：2

16

作者 董玉红 张立勋 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期596-602,共7页

为了分析合作机器人(Cobot)的动力学性能,根据Cobot的特点和单向超越离合器的特性,建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型和Cobot关节机构的驱动控制模型,并仿真验证了该关节机构的被动约束特性.设计了基于SimMechanics的Co... 为了分析合作机器人(Cobot)的动力学性能,根据Cobot的特点和单向超越离合器的特性,建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型和Cobot关节机构的驱动控制模型,并仿真验证了该关节机构的被动约束特性.设计了基于SimMechanics的Cobot轨迹控制的仿真程序,并对Cobot机构的动力学特性进行了仿真研究.仿真结果表明,该Cobot能够跟踪期望轨迹,具有被动的约束特性,满足Cobot与人合作的要求.这种Cobot模型可以应用在外科手术、物料搬运和零件的装配等需要人机合作的场合. 展开更多

关键词 合作机器人(Cobot) 超越离合器 不完全约束 SIMMECHANICS

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合作机器人的关键技术及仿真研究 被引量：1

17

作者 董玉红 张立勋 王怀军 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第z2期91-94,共4页

根据合作机器人(Cobot)与人合作的特点,对其不完全约束关节机构和虚拟轨迹控制两项关键技术进行了建模及仿真研究.建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型,对该机构的被动约束特性进行了仿真分析.根据Cobot虚拟轨迹控制的原... 根据合作机器人(Cobot)与人合作的特点,对其不完全约束关节机构和虚拟轨迹控制两项关键技术进行了建模及仿真研究.建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型,对该机构的被动约束特性进行了仿真分析.根据Cobot虚拟轨迹控制的原理,提出了基于操作力的虚拟轨迹控制方法,给出了Cobot跟踪给定轨迹的仿真结果.研究结果表明,不完全约束关节机构具有被动的特性,能够约束Cobot的运动;基于操作力的虚拟轨迹控制方法能使Cobot跟踪期望轨迹,满足人机合作的要求.研究Cobot的关键技术对我国开发机器人产品、改进人机合作技术等均具有重要的实际意义. 展开更多

关键词 合作机器人 关键技术 不完全约束 虚拟轨迹控制

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用于物料搬运和装配的合作机器人建模及仿真 被引量：3

18

作者 董玉红 张立勋 《中国工程机械学报》 2004年第3期290-295,共6页

根据合作机器人(Cobot)的特点,建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构模型,并对其进行了仿真分析,在此基础上建立了 Cobot 轨迹的控制模型.对 Cobot 跟踪期望轨迹进行了仿真研究.仿真结果表明,Cobot 能够跟踪期望轨迹,具有被动的... 根据合作机器人(Cobot)的特点,建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构模型,并对其进行了仿真分析,在此基础上建立了 Cobot 轨迹的控制模型.对 Cobot 跟踪期望轨迹进行了仿真研究.仿真结果表明,Cobot 能够跟踪期望轨迹,具有被动的约束特性,能够实现与人合作.研究的这种 Cobot 模型可以应用在物料搬运和零件的装配等需要人机合作的场合. 展开更多

关键词 合作机器人 超越离合器 不完全约束 建模 仿真

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用于物料搬运和装配的合作机器人的关键技术研究 被引量：1

19

作者 董玉红 张立勋 《中国工程机械学报》 2004年第4期427-432,共6页

合作机器人(Cobot)是在同一作业空间内直接与人合作的机器人.为了实现 Cobot 与人合作,对 Cobot 的虚拟轨迹控制和不完全约束关节机构进行了研究.利用微分几何原理提出了 Cobot 的虚拟轨迹控制策略,建立了基于双超越离合器的不完全约束... 合作机器人(Cobot)是在同一作业空间内直接与人合作的机器人.为了实现 Cobot 与人合作,对 Cobot 的虚拟轨迹控制和不完全约束关节机构进行了研究.利用微分几何原理提出了 Cobot 的虚拟轨迹控制策略,建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构模型和关节机构的控制模型.研究结果表明,Cobot 的运动轨迹由计算机系统控制,Cobot 的被动约束特性由不完全约束关节机构实现. 展开更多

关键词 合作机器人 虚拟轨迹 不完全约束 控制策略

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多机器人定位中基于熵的分布式观测量选择方法 被引量：9

20

作者 王玲 邵金鑫 +1 位作者 万建伟 刘云辉 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期333-336,共4页

本文提出了多机器人定位中基于熵的分布式观测量选择新方法.在多机器人基于相对观测量的合作定位中,当队列中某个机器人在某时刻获得多个相对观测量时,我们可以融合所有这些观测来更新整个队列的位置及协方差矩阵.但随着机器人个数及观... 本文提出了多机器人定位中基于熵的分布式观测量选择新方法.在多机器人基于相对观测量的合作定位中,当队列中某个机器人在某时刻获得多个相对观测量时,我们可以融合所有这些观测来更新整个队列的位置及协方差矩阵.但随着机器人个数及观测量的增加,定位计算量将迅速增长,影响了定位的实时性和有效性.为了减轻计算负担、保持定位的实时性,首先对这些观测量进行选择,找出那些具有大的信息量的观测,利用这些观测量来更有效的更新整个队列的位置及协方差矩阵.在保证一定定位精度的前提下,减少了整个队列定位的计算量,提高了定位的实时性和可靠性.我们研究比较了在选择不同数量的观测量的条件下,定位精度和定位时间的变化.仿真实验结果表明,基于熵的分布式观测量选择方法可有效地提高定位的效率,尤其是在机器人个数比较多的情况下,更能显示它的优势. 展开更多

关键词 多机器人合作定位 相对观测量 熵

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