基于扩展状态观测器的空间机器人有限时间控制

1

作者 周跑锋 艾海平 《机械工程与自动化》 2025年第1期40-42,共3页

针对空间机器人在未知扰动下有限时间的轨迹精准跟踪问题,提出了一种基于扩展状态观测器的空间机器人有限时间滑模控制策略。首先为了避免终端滑模控制器的奇异性,提出了一种扩展状态观测器来估计未知扰动;为了加快系统状态的收敛速度,... 针对空间机器人在未知扰动下有限时间的轨迹精准跟踪问题,提出了一种基于扩展状态观测器的空间机器人有限时间滑模控制策略。首先为了避免终端滑模控制器的奇异性,提出了一种扩展状态观测器来估计未知扰动;为了加快系统状态的收敛速度,设计了一种非奇异快速终端滑模控制器来实现系统的有限时间轨迹跟踪;最后利用Lyapunov定理证明了闭环系统的有限时间稳定性,通过数值仿真验证了所提策略的正确性和优越性。 展开更多

关键词 空间机器人 扩展状态观测器 有限时间 滑模控制

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空间机器人预定义任意时间最优轨迹规划 被引量：3

2

作者 刘宜成 张飞越 严文 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第2期58-64,共7页

针对双臂自由漂浮空间机器人(FFSR)在太空抓取任务中的轨迹规划问题,设计了一种FFSR系统的可实现误差预定义时间收敛的新型轨迹规划算法,用布谷鸟搜索算法进行参数优化,以实现末端执行器误差的快速收敛并获得平滑轨迹。首先,导出FFSR的... 针对双臂自由漂浮空间机器人(FFSR)在太空抓取任务中的轨迹规划问题,设计了一种FFSR系统的可实现误差预定义时间收敛的新型轨迹规划算法,用布谷鸟搜索算法进行参数优化,以实现末端执行器误差的快速收敛并获得平滑轨迹。首先,导出FFSR的基于姿态误差的运动学模型;然后,将累积危险场避碰算法应用于预定义任意时间轨迹规划,实现高跟踪精度的快速避碰轨迹;最后,利用布谷鸟搜索算法对预定义任意时间参数进行优化,得到机械臂低关节角速度的运动轨迹。仿真结果表明所提算法能够在预定义的时间内实现末端执行器误差快速收敛,而且能够得到更平滑的运动轨迹。 展开更多

关键词 空间机器人 预定义时间 快速避碰 布谷鸟搜索算法 轨迹规划

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基于A^(*)和APF算法的果园喷雾机器人路径规划

3

作者 姜新波 王孟微 +1 位作者 杨春梅 姜博文 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第12期145-149,共5页

针对丘陵山区果园喷雾机器人作业路径覆盖率低、平滑性差和避障能力弱的问题,提出一种融合改进A^(*)和人工势场(APF)算法的路径规划算法。通过优化A^(*)算法估值函数、引入中间节点和非均匀三次样条插值法,实现全局路径规划;并通过修正... 针对丘陵山区果园喷雾机器人作业路径覆盖率低、平滑性差和避障能力弱的问题,提出一种融合改进A^(*)和人工势场(APF)算法的路径规划算法。通过优化A^(*)算法估值函数、引入中间节点和非均匀三次样条插值法,实现全局路径规划;并通过修正引力势场函数和融合模拟退火算法,增强APF法的避障能力;提取全局路径关键点作为子目标点,采用APF算法进行二次规划。结果表明:融合算法保证了路径规划的全局最优和平滑性,实现了动态避障。 展开更多

关键词 果园喷雾机器人 A^(*)算法 人工势场法 路径规划算法 融合算法

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D型环光子晶体光纤表面等离子体共振传感器

4

作者 刘旭安 杨克成 +3 位作者 胡新广 姜小刚 罗伟漩 陈达如 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期835-840,共6页

提出了一种中红外波段宽范围低折射率检测的D型环双芯光子晶体光纤表面等离子体共振传感器。该结构为一个D型环,并在其内外表面都沉积一层金属层。采用全矢量有限元方法分析了该传感器的性能。结果表明,该传感器可以在中红外波段实现低... 提出了一种中红外波段宽范围低折射率检测的D型环双芯光子晶体光纤表面等离子体共振传感器。该结构为一个D型环,并在其内外表面都沉积一层金属层。采用全矢量有限元方法分析了该传感器的性能。结果表明,该传感器可以在中红外波段实现低折射率传感,并具有高传感灵敏度特性。分析物的折射率可检测范围为1.20~1.38,平均波长灵敏度和最大波长灵敏度可分别达到13717 nm/RIU和21150 nm/RIU,分辨率可达到1.94×10^(-5) RIU。该传感器可在化学、生物以及环境检测等领域有重要的应用。 展开更多

关键词 光纤传感器 光子晶体光纤 表面等离子体共振 波长灵敏度

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国外手爪中多传感器数据融合技术的研究概况 被引量：9

5

作者 童利标 徐科军 梅涛 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2001年第1期40-46,共7页

近年来 ,多传感器数据融合技术已引起世界范围内的普遍关注 ,成为一个新兴的技术方向 ,并已成功地应用在军事系统、交通系统和智能机器人等研究领域。手爪是空间智能机器人的关键部件之一 ,它集成了视觉、触觉和力觉等多种传感器。为了... 近年来 ,多传感器数据融合技术已引起世界范围内的普遍关注 ,成为一个新兴的技术方向 ,并已成功地应用在军事系统、交通系统和智能机器人等研究领域。手爪是空间智能机器人的关键部件之一 ,它集成了视觉、触觉和力觉等多种传感器。为了能进行灵活和自适应的操作 ,机器人手爪必须要采用多传感器数据融合技术。该文介绍了机器人手爪中多传感器集成和数据融合技术的研究概况 ,对我国机器人的研究发展具有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 空间机器人 多传感器手爪 多传感器集成 数据融合

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基于PMAC运动控制器的开放式数控系统研究 被引量：7

6

作者 王家畴 位在林 +1 位作者 宋芳 尤波 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 2004年第5期1-3,共3页

为满足加工生产高压玻璃钢管道外螺纹的要求,以PMAC运动控制技术为基础,提出了一种以PMAC为控制系统核心、工业控制计算机(IPC)为系统支撑单元的双CPU开放式数控系统,给出了该系统功能、硬件结构和软件设计方法.实践证明,该数控系统不... 为满足加工生产高压玻璃钢管道外螺纹的要求,以PMAC运动控制技术为基础,提出了一种以PMAC为控制系统核心、工业控制计算机(IPC)为系统支撑单元的双CPU开放式数控系统,给出了该系统功能、硬件结构和软件设计方法.实践证明,该数控系统不仅可以实现人机接口的定制和实时控制部件的参数化,而且轨迹行程精确、响应速度快、定位准确度高等优良性能. 展开更多

关键词 PMAC 开放式数控系统 磨螺纹机床 双CPU

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玻璃幕墙清洗机器人壁面适应能力分析 被引量：3

7

作者 钱志源 付庄 +1 位作者 刘仁强 赵言正 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期1157-1160,1165,共5页

针对一种负压吸盘式玻璃幕墙清洗机器人的壁面适应能力进行了分析.根据机器人在壁面上实现吸附、移动作业的工作原理,得到了吸盘吸附力的临界条件.基于流体力学理论,通过实验方法绘制了电风机吸盘系统的工作特性曲线.建立了吸盘系统流... 针对一种负压吸盘式玻璃幕墙清洗机器人的壁面适应能力进行了分析.根据机器人在壁面上实现吸附、移动作业的工作原理,得到了吸盘吸附力的临界条件.基于流体力学理论,通过实验方法绘制了电风机吸盘系统的工作特性曲线.建立了吸盘系统流体模型,得到了吸盘内负压受外部扰动时的等效电路,并根据负压动态响应分析了吸盘结构参数对其吸附特性的影响关系.建立了控制系统模型,并设计了负压闭环控制系统.现场试验结果表明,机器人能稳定工作,壁面适应能力较好. 展开更多

关键词 清洗机器人 壁面适应能力 工作特性曲线 流体模型 负压闭环控制

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漂浮基空间柔性机械臂在轨捕获碰撞分析 被引量：2

8

作者 贾庆轩 洪训超 +1 位作者 陈钢 张龙 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期187-195,共9页

针对漂浮基空间柔性机械臂执行抓捕任务过程中的碰撞问题,提出了一种当机械臂末端与目标物发生碰撞时分析系统响应的方法。首先,运用悬臂梁模型和假设模态法建立了考虑臂杆空间柔性变形时空间柔性机械臂的运动学模型;然后,以赫兹阻尼模... 针对漂浮基空间柔性机械臂执行抓捕任务过程中的碰撞问题,提出了一种当机械臂末端与目标物发生碰撞时分析系统响应的方法。首先,运用悬臂梁模型和假设模态法建立了考虑臂杆空间柔性变形时空间柔性机械臂的运动学模型;然后,以赫兹阻尼模型模拟软接触碰撞过程,结合拉格朗日方程建立了系统碰撞动力学方程,并推导了关节处于自由和完全受控两种状态时在末端激励下系统的响应方程;最后,通过数值仿真实验分析了机械臂关节处于特定状态下,在末端与目标物产生碰撞接触时漂浮基空间柔性机械臂的响应。数值仿真结果表明空间柔性机械臂在执行在轨捕获任务时,由于接触碰撞产生的碰撞力可能会很大,关节承受力矩甚至可能超过其物理承受极限,同时由于碰撞冲击产生的臂杆位于运动平面内和垂直于运动平面的柔性变形大小相当,在研究柔性机械臂的碰撞响应时应当同时考虑。 展开更多

关键词 空间柔性机械臂 悬臂梁 假设模态法 连续碰撞力模型 振动分析

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基于Internet的机器人遥操作系统研究 被引量：3

9

作者 熊海国 尤波 李东洁 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 2005年第1期4-6,共3页

为了实现人类在危险、难以到达的环境中作业,以机器人技术与Internet网络技术为 基础,开发出一种以Scara型四自由度教学机器人为被控单元、TCP/IP为传输/控制协议、Cli- ent/Server体系结构为网络控制平台的机器人遥操作系统,给出了该... 为了实现人类在危险、难以到达的环境中作业,以机器人技术与Internet网络技术为 基础,开发出一种以Scara型四自由度教学机器人为被控单元、TCP/IP为传输/控制协议、Cli- ent/Server体系结构为网络控制平台的机器人遥操作系统,给出了该系统的硬件结构、软件流程.实 践表明,该系统不仅可以实现客户机与服务器之间的全双工连接,而且能可靠传输控制命令、控制 数据,控制KLD-400机器人完成抓取、搬运等具体作业任务. 展开更多

关键词 TCP/IP 机器人遥操作 CLIENT/SERVER

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基于PMAC的玻璃钢管缠绕机数控系统 被引量：4

10

作者 许家忠 尤波 任文波 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 2007年第2期40-43,共4页

为提高缠绕机控制精确度和人机交互性能,根据纤维缠绕原理和工艺要求设计了以工业PC机和PMAC控制器为核心的开放式缠绕机数控系统,并对其硬件组成、工作原理以及上位机管理软件、运动控制程序和后台PLC程序进行了介绍．系统采用双CPU结... 为提高缠绕机控制精确度和人机交互性能,根据纤维缠绕原理和工艺要求设计了以工业PC机和PMAC控制器为核心的开放式缠绕机数控系统,并对其硬件组成、工作原理以及上位机管理软件、运动控制程序和后台PLC程序进行了介绍．系统采用双CPU结构,具有上下两级的开放性．实践应用表明,该系统能满足不同型号玻璃钢管道的加工要求． 展开更多

关键词 PMAC 玻璃钢管缠绕机 开放式数控系统

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空间机器人控制方法研究综述 被引量：2

11

作者 张文辉 朱银法 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2013年第3期12-16,21,共6页

空间机器人具有强耦合非线性的动力学特征,因此欲达到较高的跟踪精度,需要采用高级的控制策略。首先,对空间机器人轨迹跟踪控制方法进行分类阐述;接着,对无速度反馈情况下,基于速度观测器的控制方法进行论述;最后,对存在关节死区机器人... 空间机器人具有强耦合非线性的动力学特征,因此欲达到较高的跟踪精度,需要采用高级的控制策略。首先,对空间机器人轨迹跟踪控制方法进行分类阐述;接着,对无速度反馈情况下,基于速度观测器的控制方法进行论述;最后,对存在关节死区机器人的补偿控制方法进行论述。在对目前空间机器人的控制方法进行阐述的同时,对抑制不确定性干扰及加快误差收敛速度问题进行了探索。 展开更多

关键词 空间机器人 轨迹跟踪 输出反馈 死区补偿

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两足步行机器人的CAN总线控制 被引量：2

12

作者 裴小英 钟更进 宋春华 《微计算机信息》 北大核心 2008年第26期204-206,共3页

为了解决两足步行机器人的多节点通信和多轴协调控制问题,文章提出了应用CAN总线技术的设计方案,构成了有两台嵌入计算机PC/104和两条CAN总线控制网络,分别控制机器人的上肢和下肢的运动,计算证明CAN总线能够满足实现静态步行所需的数... 为了解决两足步行机器人的多节点通信和多轴协调控制问题,文章提出了应用CAN总线技术的设计方案,构成了有两台嵌入计算机PC/104和两条CAN总线控制网络,分别控制机器人的上肢和下肢的运动,计算证明CAN总线能够满足实现静态步行所需的数据传输要求。 展开更多

关键词 CAN 两足 步行 控制

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机械手远程操作实验嵌入式控制系统 被引量：2

13

作者 向丹 杨永 罗国娟 《微计算机信息》 北大核心 2008年第29期204-205,共2页

为了实现人类在危险环境中作业,提出了一种将硬件实验资源网络化的解决方案,设计了一套面向控制类专业的机械手远程操作实验嵌入式控制系统,给出了该系统的硬件结构、软件流程。实践表明,该系统不仅可以实现客户机与服务器之间的全双工... 为了实现人类在危险环境中作业,提出了一种将硬件实验资源网络化的解决方案,设计了一套面向控制类专业的机械手远程操作实验嵌入式控制系统,给出了该系统的硬件结构、软件流程。实践表明,该系统不仅可以实现客户机与服务器之间的全双工连接,而且能可靠传输控制命令、控制数据,控制慧鱼机器人完成抓取、搬运等具体作业任务。 展开更多

关键词 机械手 嵌入式系统 远程控制

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基于本体的非结构化道路场景建模和行为决策的方法研究

14

作者 姚彬 赵盼 +1 位作者 林玲龙 杨名 《电子测量技术》 北大核心 2024年第22期111-119,共9页

本文章针对非结构化道路,自主车辆难以进行有效导航和决策规划的问题,提出了一种基于本体论进行驾驶场景建模与行为决策的方法。首先,建立了非结构化道路中各个元素的本体模型,其中利用八方位模型来描述道路场景中无人车和障碍物之间的... 本文章针对非结构化道路,自主车辆难以进行有效导航和决策规划的问题,提出了一种基于本体论进行驾驶场景建模与行为决策的方法。首先,建立了非结构化道路中各个元素的本体模型,其中利用八方位模型来描述道路场景中无人车和障碍物之间的位置关系。然后,将自主车辆中栅格地图的笛卡尔坐标系转换为Frenet坐标系,以组合弹簧模型为架构定义风险函数来评估车辆在当前场景行车的风险值。再将光电信息数据和先验驾驶知识进行融合,形成本体知识库。最后用Prolog推理机推理出最终的行为决策结果,而该结果需满足安全性和合理性评估。实验结果表明,在非结构化道路中,该方法在决策层面能给出更符合驾驶员行为的决策结果、在辅助规划路径方面也表现良好。 展开更多

关键词 无人驾驶 行为决策 本体 非结构化道路 八方位模型 组合弹簧模型

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基于ARM嵌入式的三维机械手远程控制系统设计 被引量：5

15

作者 向丹 王文涛 +1 位作者 原健钟 杨永 《电子与封装》 2009年第6期21-24,共4页

文章针对机械手的远程控制问题,利用"慧鱼"组合模型构建的三自由度机械手模型,对各模块间的相互作用和运动原理进行了分析与研究,并介绍了基于ARM的具有网络功能的嵌入式系统。该系统以ARM芯片S3C44B0X和网络控制芯片RTL8019A... 文章针对机械手的远程控制问题,利用"慧鱼"组合模型构建的三自由度机械手模型,对各模块间的相互作用和运动原理进行了分析与研究,并介绍了基于ARM的具有网络功能的嵌入式系统。该系统以ARM芯片S3C44B0X和网络控制芯片RTL8019AS为核心,利用网络控制芯片构建TCP/IP通讯程序,建立Web Server及TCP Control Server,实现机械手的远程控制;并将LWIP移植到了S3C44B0X芯片上,实现了与μC/OS-Ⅱ操作系统的完美结合。实践表明,该控制系统界面友好、简捷,控制精度较高,远程控制安全、稳定。 展开更多

关键词 三维机械手 远程控制 嵌入式系统 μC/OS-Ⅱ

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基于PI控制的无人机高度控制系统设计与仿真 被引量：2

16

作者 刘东青 王振华 彭赛阳 《自动化技术与应用》 2017年第10期25-28,共4页

针对无人机如何以一定的高度和速度进入任务区域进行任务飞行的问题。本文设计出一种运用比例+积分控制的方法来实现无人机的高度控制,采用从内回路到外回路逐层设计的方法 ;运用回路分离法对闭环传递函数进行分析,确定高度控制系统的... 针对无人机如何以一定的高度和速度进入任务区域进行任务飞行的问题。本文设计出一种运用比例+积分控制的方法来实现无人机的高度控制,采用从内回路到外回路逐层设计的方法 ;运用回路分离法对闭环传递函数进行分析,确定高度控制系统的近似数学模型。再根据时域法及频域法,在取值范围内反复比较各组参数的时域和频域响应指标,直至得出一组最佳参数值。仿真结果表明,该高度控制系统具有较好的稳定性和足够的精度,具有一定的可用性。 展开更多

关键词 无人机 任务飞行 高度控制 回路分离法 数学模型

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微型非固定翼无人机自主降落方法研究进展

17

作者 吴绪朔 孙伟鹏 +2 位作者 孙伟生 朱昌赐 张兴伟 《自动化技术与应用》 2024年第8期1-6,23,共7页

微型无人机(MAV)因其体积小、隐蔽性较好等特点在民用与军事领域中常规飞行器无法应用的场合具有广泛的前景。近年来研究学者们已研制出多种不同类型的MAV,其中旋翼、扑翼等非固定翼的MAV因其可在狭小空间等低雷诺数飞行环境下执行任务... 微型无人机(MAV)因其体积小、隐蔽性较好等特点在民用与军事领域中常规飞行器无法应用的场合具有广泛的前景。近年来研究学者们已研制出多种不同类型的MAV,其中旋翼、扑翼等非固定翼的MAV因其可在狭小空间等低雷诺数飞行环境下执行任务而引起较多的关注。未来智能MAV应具备在多种飞行环境下根据任务需求自主停靠在目标点的能力,本文概述了国内外非固定翼MAV在自主降落方法方面的研究成果,并对配合非固定翼MAV实现降落的着陆机构的发展状况进行了简单介绍,讨论了旋翼、扑翼等非固定翼MAV自主降落研究领域进一步发展需要攻克的技术问题。 展开更多

关键词 微型扑翼无人机 微型旋翼无人机 自主降落技术 降落制导策略 着陆结构

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输电线除冰机器人运动控制系统设计 被引量：3

18

作者 王聪 孙炜 向阳琴 《微计算机信息》 2010年第32期141-142,175,共3页

针对220KV高压输电线除冰机器人这一新的机器人应用领域,提出了一套机器人运动控制系统方案。实现了一种基于开放式运动控制系统,该系统由工控机和运动控制卡组成,通过无线通讯控制除冰机器人的行走及越障动作,如跨越防震锤及悬垂线夹... 针对220KV高压输电线除冰机器人这一新的机器人应用领域,提出了一套机器人运动控制系统方案。实现了一种基于开放式运动控制系统,该系统由工控机和运动控制卡组成,通过无线通讯控制除冰机器人的行走及越障动作,如跨越防震锤及悬垂线夹等。从系统的硬件既软件实现两个方面分别介绍了其运动控制的实现过程,实验结果表明该系统具有较高的可靠性、实时性及良好的人机交互性。 展开更多

关键词 除冰机器人 高压输电线 运动控制

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基于μC/OS-Ⅱ的机械手远程控制系统设计 被引量：1

19

作者 向丹 《煤矿机械》 北大核心 2009年第8期145-146,共2页

介绍了以ARM芯片S3C44B0X和以网络控制芯片RTL8019AS为核心设计的机械手远程控制系统,该系统成功地把LWIP移植到三星的S3C44B0X芯片上,实现了与μC/OS-Ⅱ操作系统的完美结合,实践表明,该控制系统控制精度较高,数据传输正确、可靠,远程... 介绍了以ARM芯片S3C44B0X和以网络控制芯片RTL8019AS为核心设计的机械手远程控制系统,该系统成功地把LWIP移植到三星的S3C44B0X芯片上,实现了与μC/OS-Ⅱ操作系统的完美结合,实践表明,该控制系统控制精度较高,数据传输正确、可靠,远程控制安全、稳定。 展开更多

关键词 械手 远程控制 μC/OS—Ⅱ

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自由浮动空间机械手的无碰撞路径规划

20

作者 吴为民 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1997年第5期838-841,855,共5页

对自由浮动空间机械手无碰撞路径规划问题的特殊性及应采取的策略进行了分析和探讨。据此，本文提出一种位姿空间量化建模方法，并以此建模方法为基础描述了自由浮动空间机械手无碰撞路径规划的一种实现方法。

关键词 自由浮动 空间机械手 无碰撞 路径规划

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