针对移动机器人单泵源多执行器液压系统效率低下、能量浪费严重等问题,提出一种基于两级压力源的高效率液压系统.以某型液压驱动管道机器人为例,分析不同液压缸负载特性,设计两级压力源液压系统结构与驱动方式,建立高压蓄能器数学模型以及系统效率计算公式,通过数据计算与仿真分析验证两级压力源系统节能效果.结果显示,液压缸活塞运动精度达到3 mm,时间延迟为0.05 s.由于大幅度减小节流损失,两级压力源系统效率比单级压力源系统效率提高了29.3%.两级压力源系统实现执行器供给压力与负载匹配,有效降低能量损失与装机功率,具有良好的应用前景.

从移动机器人在非结构环境下应用定位需求出发,系统梳理了移动机器人定位研究发展历史,划分为经验积累、理论框架形成和应用研究突破3个阶段。指出了推动移动机器人定位技术发展的3个主要矛盾,比较并总结了用于解决关键问题的算法的优缺点,展望了基于视觉的移动机器人定位的重点研究方向。

在移动机器人全局最优路径规划中,提出了一种对地图特征定向采样的改进A*算法,指在确保安全的前提下兼顾算法的效率和最优性。此算法分为三个部分,第一部分地图前处理,为确保路径安全无碰撞先进行障碍物膨胀处理,再借鉴基于采样的方法思想,但对地图特征进行定向采样,避免了基于采样的算法的随机性带来的路径成本过高问题。第二部分邻接矩阵构建,将采样所得特征点与始末点连接,将各点坐标及通断信息以邻接矩阵存储。第三部分路径搜索,用邻接矩阵替代原地图,并使用基于搜索的算法找出最优解,此时邻接矩阵信息量远低于原地图,避免了基于搜索的算法在处理大量节点时效率低下的问题。将改进的A*算法与传统A*路径规划算法在栅格地图中进行仿真对比。结果表明,虑移动机器人外围尺寸的障碍物膨胀处理能够确保规划出的路径是安全无碰撞...

针对移动机器人研发过程中成本高、无硬件条件下无法对机器人运动进行控制的缺点,通过仿真实验的方法对移动机器人的关键技术进行了研究。首先,对移动机器人的定位展开研究,在ROS系统内使用gazebo工具构建室内2D环境及带有传感器的移动机器人模型,使用AMCL算法进行定位仿真实验。其次,对路径规划方法展开了研究,在MATLAB中使用A*算法与DWA(动态窗口法)相结合的方法对移动机器人进行了仿真分析。最后,通过对实验结果的分析验证了AMCL(自适应蒙特卡洛)定位方法、A*算法及DWA算法的有效性。

通过对足球机器人运动学模型的分析,考虑到系统的时变、非线性和干扰大等特点,以全向移动机器人为研究平台,提出一种将模糊控制与传统的PID控制相结合的方法,应用到足球机器人的运动控制系统中。针对足球机器人运动控制中的重点问题,着重提出了基于模糊控制的动态调整PID控制器的3个参数kp、ki、kd的设计方法。实验表明,该控制器能较好地改善控制系统对轮速的控制效果。

为降低仓储物流的人工成本,提高物流企业的自动化水平及生产效率,以西门子SMART 200 PLC作为核心控制器,利用磁条进行路径导引,采用超声波、光电传感器、防撞条3种传感器构成机器人的三级安全防护系统。以昆仑通态TPC7062KX嵌入式一体化触摸屏作为人机交互界面。通过设计控制电路、编写运动控制程序、编辑人机交互界面等完成移动机器人控制系统的开发。该系统能够实现移动机器人前进、后退、直行、转弯、调速、停车、自动运行、手动运行等功能,并且运行平稳可靠、操作简便、安全性强,能够很好地完成物料运送任务。

针对移动机器人路径规划中存在易陷入局部最优、收敛速度慢、搜索路径消耗成本较大等问题,提出一种改进的灰狼优化算法对移动机器人进行路径规划。建立移动机器人避障路径规划二维空间模型,将灰狼优化算法中的线性收敛因子转变为非线性收敛因子,并将灰狼优化算法与粒子群算法结合,给予Omega狼意识;加入协同量子化优化灰狼群体;采用4类国际测试函数证明了改进算法在收敛精度、稳定性方面更优。将改进算法运用到移动机器人路径规划中,并与粒子群算法、原始灰狼优化算法进行对比,仿真结果验证了该算法的有效性。

定位技术是机器人技术中导航控制和路径规划的关键问题,传统定位方式采用全球定位系统(GPS),难以完成精准的定位导航功能,不依赖于GPS的定位导航方法是目前机器人领域的研究热点。提出一种基于激光雷达采集的点云信息帧间匹配方法,根据改进式激光点云数据的位姿估计算法,结合非线性优化进行了校正和优化,完成移动机器人对未知环境的精确定位。通过ROS机器人操作系统搭建实验平台,对改进算法进行验证,证明改进后帧间匹配算法的建图和定位效果对应的鲁棒性与定位精度效果更佳,可满足工程要求。

为了使移动机器人能够准确定位行走,采用了当下日益成熟的RFID技术。RFID技术可以利用具有一定穿透性的无线射频信号在阅读器与标签之间进行通信,解决了机器人的绝对定位问题。

以四轮八驱全向移动机器人为研究对象,结合ROS系统软件框架,设计了机器人底盘ARM运动控制器。首先根据底盘硬件架构,得出ARM控制器硬件资源输入需求;根据硬件资源需求对各功能模块原理进行设计,并实际制作焊接了ARM控制器实物;在软件层面上在STM32F407内核上移植了ROS底层封装库,通过Topic话题的订阅和发布与顶层IPC工控机进行数据通信。