基于A^(*)与DWA算法融合的割草机器人路径规划 被引量：1

1

作者 刘士琪 闫九祥 +2 位作者 李倩 温以民 刘强 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第6期142-149,共8页

针对室外环境下智能割草机器人割草作业路径规划及实时避障问题,建立割草机器人运动学数学模型,提出一种基于动态窗口法(DWA)和A^(*)算法融合的割草机器人路径规划算法。基于A^(*)算法实现割草作业地图的全局路径规划,基于动态窗口法构... 针对室外环境下智能割草机器人割草作业路径规划及实时避障问题,建立割草机器人运动学数学模型,提出一种基于动态窗口法(DWA)和A^(*)算法融合的割草机器人路径规划算法。基于A^(*)算法实现割草作业地图的全局路径规划,基于动态窗口法构建全局最优路径的评价函数,通过激光雷达进行局部障碍物识别,实现局部路径的动态避障。仿真结果表明,在面对多个障碍物和多个目标点时,割草机器人的运行轨迹平滑,系统保持良好的稳定性。在搭建的真实环境下进行试验,割草机器人可实现全局路径自主导航及局部避障。试验过程中,割草机器人最大线速度为0.98 m/s,平均线速度为0.243 m/s,均在机械设计范围内,路径跟踪误差小于0.24 m,定位误差小于0.07 m,满足实际作业需求。 展开更多

关键词 割草机器人 避障 路径规划 动态窗口法 A^(*)算法

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基于单目视觉的工业机器人拆垛系统设计与实验 被引量：16

2

作者 闫九祥 赵永国 +2 位作者 张艳芳 肖永飞 陈铁 《机床与液压》 北大核心 2020年第3期18-23,共6页

基于单目视觉提出了工业机器人拆垛系统构想。为实现工业机器人视觉拆垛系统中机器人精确运动控制与工件位姿识别,运用D-H位移矩阵法建立了机器人运动学模型,得到机器人末端相对机器人坐标系的位姿信息。基于形状模板匹配法提出目标图... 基于单目视觉提出了工业机器人拆垛系统构想。为实现工业机器人视觉拆垛系统中机器人精确运动控制与工件位姿识别,运用D-H位移矩阵法建立了机器人运动学模型,得到机器人末端相对机器人坐标系的位姿信息。基于形状模板匹配法提出目标图像识别算法,得到各个目标图像在相机坐标系下的位姿信息;将三维视觉模型与机器人运动学模型进行信息融合,建立机器人视觉拆垛控制系统数学模型。基于CCD工业相机、4-DOF工业机器人搭建视觉定位抓取实验系统。通过对空间目标进行抓取的实验,验证基于单目视觉的工业机器人拆垛系统的正确性、精确性、鲁棒性。 展开更多

关键词 4-DOF机器人 机器视觉 D-H位移矩阵法 运动学

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放射源处置机器人电液行走控制系统仿真与实验 被引量：5

3

作者 闫九祥 孙洁 +2 位作者 肖永飞 张艳芳 朱琳 《液压与气动》 北大核心 2021年第10期118-124,共7页

针对放射源处置机器人工作环境的特殊需求及驱动电机功率限制,设计了一种相互独立的双通道电液比例阀控马达行走控制系统,建立了电液比例行走控制系统数学模型。为实现机器人行走控制系统快速、稳定、准确的速度控制,提出一种双通道模糊... 针对放射源处置机器人工作环境的特殊需求及驱动电机功率限制,设计了一种相互独立的双通道电液比例阀控马达行走控制系统,建立了电液比例行走控制系统数学模型。为实现机器人行走控制系统快速、稳定、准确的速度控制,提出一种双通道模糊PID控制策略。对所设计的电液比例速度控制系统进行仿真与实验,结果表明电液控制系统及控制策略满足系统性能需求。 展开更多

关键词 放射源 机器人 模糊PID 电液比例

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机器人柔性抓取试验平台的设计与抓持力跟踪阻抗控制 被引量：31

4

作者 王学林 肖永飞 +2 位作者 毕淑慧 范新建 饶洪辉 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期58-63,共6页

为减小机器人在采摘过程中对果蔬的损伤,设计了机器人柔性抓取试验平台,提出了一种适合末端执行器双指抓取果蔬的抓持力跟踪阻抗控制算法,该算法将末端执行器抓持果蔬系统等效为阻抗-导纳模型,使手指力/位控制等效为期望的惯量-阻尼-刚... 为减小机器人在采摘过程中对果蔬的损伤,设计了机器人柔性抓取试验平台,提出了一种适合末端执行器双指抓取果蔬的抓持力跟踪阻抗控制算法,该算法将末端执行器抓持果蔬系统等效为阻抗-导纳模型,使手指力/位控制等效为期望的惯量-阻尼-刚度模型,可按需调节其参数实现抓持力与位置的动态关系。期望抓持力与采集果蔬实际接触力的偏差作为外环力阻抗控制器的输入,控制器生成对内部位置环参考轨迹的校正量。该算法仅考虑沿末端执行器双指夹持果蔬方向,避免了使用多自由度机械臂阻抗控制算法的复杂性,提高了控制的实时性,同时对抓取系统模型的不确定和力扰动具有较强的鲁棒性。机器人抓取试验证明了双指抓持力反馈阻抗柔顺控制算法的有效性,可实现机器人柔性抓取,减小抓取果蔬损伤和保证品质。该研究可为农业机器人无损抓取和采摘提供关键技术。 展开更多

关键词 机器人 末端执行器 算法 柔性抓取 力控制 阻抗控制 采摘 导纳控制

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一种串联机器人的全局参数优化设计方法 被引量：1

5

作者 肖永飞 王学林 +2 位作者 张福海 陈铁 付宜利 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第16期2235-2239,共5页

针对串联机器人物理参数方程的非线性导致的只能对串联机器人进行局部优化的问题,提出了一种基于线性矩阵不等式的全局优化方法。该方法从串联机器人机构与控制协同设计的理念出发,通过将非线性动力学方程的求解转化为线性矩阵不等式的... 针对串联机器人物理参数方程的非线性导致的只能对串联机器人进行局部优化的问题,提出了一种基于线性矩阵不等式的全局优化方法。该方法从串联机器人机构与控制协同设计的理念出发,通过将非线性动力学方程的求解转化为线性矩阵不等式的优化问题,以消耗能量最小的方式来分析串联机器人指定动作下的动态特性,进而从全局角度来获取质量、几何尺寸、惯量等最优物理参数。用该方法指导4自由度重载机器人样机设计,运行效果验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 串联机器人 线性矩阵不等式 优化设计 物理参数

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一种基于平面精度的机器人标定方法及仿真 被引量：10

6

作者 董慧颖 李文广 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第17期2039-2042,共4页

研究了一种测量简便、成本较低的基于平面精度的机器人标定方法,该方法限定了机器人末端手爪在其工作空间的平面内运动。在机器人的平面运动过程中,由关节驱动器记录平面上各采样点处的关节值并将这些值作为标定数据,避免了使用其他测... 研究了一种测量简便、成本较低的基于平面精度的机器人标定方法,该方法限定了机器人末端手爪在其工作空间的平面内运动。在机器人的平面运动过程中,由关节驱动器记录平面上各采样点处的关节值并将这些值作为标定数据,避免了使用其他测量工具的复杂测量过程。建立了相应的评价方程以描述机器人所得位姿数据对该平面的逼近程度;给出了对应具体误差参数的辨识雅可比矩阵的求解方法,得出基于该雅可比矩阵的参数误差,并将该误差反向代回机器人运动学求解过程;最后使用MATLAB下的机器人工具箱建立了两连杆机器人模型,对该方法进行了仿真验证,仿真结果表明该方法将机器人绝对定位精度提高了50倍。 展开更多

关键词 运动学标定 工业机器人 参数辨识 平面限位

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光伏板清扫机器人电液比例位置控制系统仿真分析 被引量：12

7

作者 闫九祥 王亚丽 +1 位作者 陈铁 赵永国 《机床与液压》 北大核心 2018年第9期10-12,16,共4页

以光伏板清扫机器人为研究对象,建立电液比例位置控制系统数学模型,利用仿真工具Simulink对原设计系统和PID校正后系统进行仿真分析。结果表明,校正后的系统响应速度和稳定精度得到了很大的改善,经校正后,该系统能较好地满足清扫机器人... 以光伏板清扫机器人为研究对象,建立电液比例位置控制系统数学模型,利用仿真工具Simulink对原设计系统和PID校正后系统进行仿真分析。结果表明,校正后的系统响应速度和稳定精度得到了很大的改善,经校正后,该系统能较好地满足清扫机器人性能要求。 展开更多

关键词 机器人 光伏板 电液比例 SIMULINK PID

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基于雷塞控制系统的五轴焊接机器人的运动学建模与分析 被引量：4

8

作者 李铭磊 孙涛 +1 位作者 赵永国 刘海英 《热加工工艺》 北大核心 2021年第15期97-101,共5页

基于雷塞控制系统的五轴焊接机器人可以完成焊接工业中的各种焊接任务(如电弧焊、直角焊),焊接时振动小,焊接精度高。建立了该焊接机器人的D-H连杆坐标系,求解出了其运动学正逆解,使用Matlab中的Robotics工具箱对正逆解进行了验证;使用... 基于雷塞控制系统的五轴焊接机器人可以完成焊接工业中的各种焊接任务(如电弧焊、直角焊),焊接时振动小,焊接精度高。建立了该焊接机器人的D-H连杆坐标系,求解出了其运动学正逆解,使用Matlab中的Robotics工具箱对正逆解进行了验证;使用蒙特卡罗法计算了该机器人的可达空间。对机器人的硬件控制系统进行了较为详细的总结,最后使用simmechanics工具箱对机器人进行建模,验证其在进行运动时理论模型与模拟仿真的一致性。 展开更多

关键词 焊接机器人 运动学正逆解 ROBOTICS 蒙特卡罗法 SIMMECHANICS

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基于OtoStudio平台和PLC的机器人码垛装车控制系统设计 被引量：10

9

作者 张艳芳 李倩 +2 位作者 吴昊 闫九祥 王亚丽 《机床与液压》 北大核心 2020年第17期1-4,15,共5页

为完成箱式物品的装车任务,采用自主研发的关节式机器人与移动导轨配合的方式,设计了一种基于OtoStudio开放式控制平台和PLC的机器人码垛装车控制系统。该系统采用层次化架构和模块化设计方法,实现车辆位姿测量、装车规划及机器人本体... 为完成箱式物品的装车任务,采用自主研发的关节式机器人与移动导轨配合的方式,设计了一种基于OtoStudio开放式控制平台和PLC的机器人码垛装车控制系统。该系统采用层次化架构和模块化设计方法,实现车辆位姿测量、装车规划及机器人本体的运动控制。在移动导轨上设置有多个机器人装车工位,对应不同装车区域,PLC控制导轨及物料输送线与机器人配合实现分段装车,PLC与Otostudio之间通过Modbus总线进行通信。这种控制方式扩展了机器人的运动能力,使得系统工作区间覆盖整个装车区域,固定工位分段装车有效避免了机器人频繁移动搬运,提高了装车效率。 展开更多

关键词 OtoStudio平台 PLC 机器人 码垛装车控制系统

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光伏板清洁机器人运动学建模与仿真 被引量：6

10

作者 王亚丽 闫九祥 +2 位作者 张艳芳 赵修林 赵永国 《机床与液压》 北大核心 2019年第15期53-57,共5页

为实现光伏板清洁机器人的精准运动控制,运用D-H法建立光伏板清洁机器人臂架机构运动学数学模型。根据变量的性质,将光伏板清洁机器人臂架机构的运动学问题用驱动空间、关节空间、位姿空间之间的映射关系描述,根据机构的几何特征,分别... 为实现光伏板清洁机器人的精准运动控制,运用D-H法建立光伏板清洁机器人臂架机构运动学数学模型。根据变量的性质,将光伏板清洁机器人臂架机构的运动学问题用驱动空间、关节空间、位姿空间之间的映射关系描述,根据机构的几何特征,分别推导出各工作空间之间的映射关系。在MATLAB环境下对臂架机构数学模型进行运动学仿真并绘制清洗装置末端轨迹包络图,验证光伏板清洁机器人臂架机构运动学数学模型的正确性。研究结果为光伏板清洁机器人轨迹规划、运动仿真与动力学分析等提供了理论依据。 展开更多

关键词 D-H位移矩阵法 光伏板 清洁机器人 运动学 工作空间

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双履带机器人电液行走控制系统建模与仿真 被引量：5

11

作者 闫九祥 赵永国 +2 位作者 王亚丽 李倩 陈铁 《机床与液压》 北大核心 2019年第19期120-124,共5页

根据光伏板清扫机器人作业工况特点,提出了一种全液压履带式双阀控双马达驱动系统方案。为满足机器人直线行驶需求,提出双通道等同式交叉耦合同步控制策略,并建立阀控双马达同步控制系统数学模型。利用仿真工具Simulink对原设计系统模型... 根据光伏板清扫机器人作业工况特点,提出了一种全液压履带式双阀控双马达驱动系统方案。为满足机器人直线行驶需求,提出双通道等同式交叉耦合同步控制策略,并建立阀控双马达同步控制系统数学模型。利用仿真工具Simulink对原设计系统模型和PID矫正后系统的动态特性性能进行仿真分析。仿真结果表明:校正后系统响应速度和稳定精度得到改善,经校正后,该系统能较好地满足清扫机器人工况要求。 展开更多

关键词 机器人 交叉耦合 电液比例 同步控制 PID控制

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基于高斯颜色模型和SVM的交通标志检测 被引量：32

12

作者 常发亮 黄翠 +2 位作者 刘成云 赵永国 马传峰 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期43-49,共7页

针对我国交通标志的特点,提出一种基于高斯颜色模型和机器学习的快速交通标志检测算法,解决了单纯采用颜色模型或单纯采用分类器检测误差较大的问题。先对直方图修正后的标志图像使用高斯颜色模型分割,并对分割后的图像进行形态学处理,... 针对我国交通标志的特点,提出一种基于高斯颜色模型和机器学习的快速交通标志检测算法,解决了单纯采用颜色模型或单纯采用分类器检测误差较大的问题。先对直方图修正后的标志图像使用高斯颜色模型分割,并对分割后的图像进行形态学处理,初步提取出候选交通标志,最后将标志的HOG描述子和SVM结合训练出分类器,使用该分类器进行标志的精确检测。实验结果表明,该算法能有效地提高检测精度,降低误检率,对光照、旋转、部分遮挡等不良条件下的交通标志检测具有较优的稳定性和准确性,且满足实时性要求。 展开更多

关键词 交通标志检测 高斯颜色模型 HOG描述子 支持向量机

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机械臂途经N路径点的连续轨迹插补算法研究 被引量：14

13

作者 王学林 邢仁鹏 +2 位作者 肖永飞 范新建 饶洪辉 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2014年第11期92-96,共5页

为减小时工业机械臂振动和机构磨损,提高机械臂轨迹跟踪精度,在关节空间分别研究了通过起点和终点的三次、五次和七次多项式轨迹算法,以及途经2、4个中间点的4-3-4、3-5-3、3-3-3-3-3多项式轨迹插补算法。在此基础上,给出了贯穿N路径点... 为减小时工业机械臂振动和机构磨损,提高机械臂轨迹跟踪精度,在关节空间分别研究了通过起点和终点的三次、五次和七次多项式轨迹算法,以及途经2、4个中间点的4-3-4、3-5-3、3-3-3-3-3多项式轨迹插补算法。在此基础上,给出了贯穿N路径点的机械臂连续三次样条轨迹快速迭代算法。试验表明:机械臂途经期望的N-2(N≥4)中间点时,充分满足轨迹给定的约束条件,保证关节位五、速度轨迹连续可导和加速度轨迹的连续性,可进一步提高关节轨迹的平滑性,减少额外游移运动,提高高精度平稳控制。 展开更多

关键词 轨迹规划 关节空间 多项式插值 三次样条 机器人控制

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基于视觉传感器的障碍物检测 被引量：14

14

作者 王天涛 赵永国 常发亮 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2015年第4期180-183,共4页

针对移动机器人双目视觉障碍物检测的实时性和准确性两大难题,提出了一种适用于室内复杂背景的障碍物检测方法。通过Retinex图像增强操作消除环境光照不均匀的影响;运用扫描线种子填充算法分割图像中的路面、背景和障碍物;通过二值化处... 针对移动机器人双目视觉障碍物检测的实时性和准确性两大难题,提出了一种适用于室内复杂背景的障碍物检测方法。通过Retinex图像增强操作消除环境光照不均匀的影响;运用扫描线种子填充算法分割图像中的路面、背景和障碍物;通过二值化处理、边缘检测提取障碍物的轮廓信息和位置信息。在AS-RE轮式机器人平台上进行实验,实验结果表明,机器人能够在室内环境中稳定地实现自主避障功能,验证了提出的双目视觉障碍物检测算法的可行性。 展开更多

关键词 双目视觉 自主避障 图像处理 阴影消除 障碍物提取

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基于积分I+模糊PD并行的果蔬高速抓取控制 被引量：1

15

作者 王学林 葛兆斌 +1 位作者 孙洁 李倩 《江苏农业科学》 CSCD 北大核心 2011年第3期551-554,共4页

为实现农业机器人高速无损抓取和采摘果蔬,提出基于积分I+模糊PD的并行抓取控制算法。该算法将设定力和抓取果蔬实际力的偏差作为力控制器的输入,控制器生成末端执行器系统的位置控制指令,随着力偏差减小,实现末端执行器抓持果蔬过程的... 为实现农业机器人高速无损抓取和采摘果蔬,提出基于积分I+模糊PD的并行抓取控制算法。该算法将设定力和抓取果蔬实际力的偏差作为力控制器的输入,控制器生成末端执行器系统的位置控制指令,随着力偏差减小,实现末端执行器抓持果蔬过程的自适应变速控制,可以快速稳定地控制果蔬和末端执行器之间的接触夹持力,克服果蔬抓取变形和刚度变化对力控制器的影响。试验证明:积分I+模糊PD并行控制算法可以使力控制器借助人类抓取果蔬的经验和知识确定合适的控制量对抓持力偏差进行在线补偿,使控制器获得响应快速、超调量小和调节时间短的控制性能,减小果蔬抓取损伤,是适合番茄等软果蔬高速抓取的一种控制方法。 展开更多

关键词 农业机器人 抓取 果蔬 力控制 末端执行器

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可燃气体报警控制装置的抗干扰设计 被引量：3

16

作者 薛莹 蒋金广 +2 位作者 李绍鹏 刘欣 刘建翔 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2017年第9期1252-1254,共3页

分析可燃气体报警控制装置的工作原理。分析电磁干扰的三要素,重点分析干扰源。提出在硬件、软件及结构设计上进行控制装置的改进和完善,大大提高控制装置的抗干扰能力。通过试验室模拟进行电磁兼容试验验证,结果表明,该可燃气体报警控... 分析可燃气体报警控制装置的工作原理。分析电磁干扰的三要素,重点分析干扰源。提出在硬件、软件及结构设计上进行控制装置的改进和完善,大大提高控制装置的抗干扰能力。通过试验室模拟进行电磁兼容试验验证,结果表明,该可燃气体报警控制装置的抗干扰设计符合国家标准GB 16808-2008《可燃气体报警控制器》中的要求,完全能满足复杂现场工作的需要。 展开更多

关键词 可燃气体 报警控制装置 电磁干扰

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DFB激光器的高精度高稳定性前馈PID温控设计 被引量：3

17

作者 刘欣 吕铁良 +2 位作者 刘建翔 李绍鹏 薛莹 《激光杂志》 北大核心 2017年第9期23-27,共5页

为使分布式反馈(DFB)激光器输出的激光更好的稳定在所需频率处,提高激光器抑制干扰能力,设计了一种多级温度控制硬件结构,结合温控结构制定了前馈PID温度控制方案。检测系统中使用的DFB激光器输出波长易受温度影响偏离气体的中心吸收峰... 为使分布式反馈(DFB)激光器输出的激光更好的稳定在所需频率处,提高激光器抑制干扰能力,设计了一种多级温度控制硬件结构,结合温控结构制定了前馈PID温度控制方案。检测系统中使用的DFB激光器输出波长易受温度影响偏离气体的中心吸收峰处,造成气体检测限降低。设计了两级温度控制硬件结构,使用一级温度控制结构的半导体制冷器(TEC)进行级联温控,将一级温度作为前馈量引入二级温度结构(激光器本身)进行控制。经测试,前馈多环路PID控制比原有的单回路PID控制使激光器温控的抑制干扰能力提高了约2-2.5倍。经实际使用证明,该控制结构和控制方式能有效提高温度的抗干扰能力,实现温度的精确控制,提高激光输出频率的稳定性,处于各种复杂的环境中时,都能有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 激光器 前馈 比例积分微分控制 多级温控 气体检测

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欠驱动两自由度机械臂LQG/LTR控制 被引量：1

18

作者 徐玉龙 王学林 +1 位作者 张磊 王鹏 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第6期2485-2491,共7页

针对欠驱动机械臂系统的快速稳定控制中存在着的系统过程噪声和传感器观测噪声的干扰问题,设计了具有回路传输恢复的线性二次高斯(linear quadratic Gaussian control with loop transfer recovery, LQG/LTR)控制器。该控制器由卡尔曼... 针对欠驱动机械臂系统的快速稳定控制中存在着的系统过程噪声和传感器观测噪声的干扰问题,设计了具有回路传输恢复的线性二次高斯(linear quadratic Gaussian control with loop transfer recovery, LQG/LTR)控制器。该控制器由卡尔曼滤波器和最优状态反馈增益调节器两部分组成,并进一步使用了回路传输恢复技术提高了控制系统稳定裕度。仿真试验表明:LQG/LTR控制方法相比于线性二次型调节器控制方法具有更加出色的动态品质,能很好地抑制噪声造成的系统不稳定问题,使得机械臂快速稳定在期望位置,具备良好的稳定性和鲁棒性。 展开更多

关键词 欠驱动系统 具有回路传输恢复的线性二次高斯控制器(LQG/LTR) 随机噪声 优化控制

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