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《浙江大学》 2007年
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未知环境中移动机器人故障诊断技术的研究

柳玉甜  
【摘要】: 随着移动机器人技术的发展,移动机器人被应用于许多场合,如:未知领域的探索、搜救行动、军事等。在移动机器人的研究过程中,大部分研究都是建立在系统能够以理想状态工作的基础上。但是,经验表明,移动机器人在真实环境中工作时,发生故障的现象还是很普遍的。尤其是在复杂的未知环境中,移动机器人机械部件和控制系统极易出现故障,同时人类也无法对其进行直接干预(或人类干预的代价太高),如果故障没有检测出来或者没有得到及时的处理,移动机器人将会以一种不可预测和危险的方式工作。这不仅会缩短移动机器人的使用寿命,严重时会使移动机器人不能进行正常活动,甚至可能会导致灾难性的后果。因此,移动机器人故障诊断技术的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。 本文针对当前移动机器人的故障诊断技术领域的研究现状,结合相关学科理论取得的新成果,研究了若干未知环境中移动机器人的故障诊断方法。本文的主要工作和取得的研究成果如下: 1.概述了国内外故障诊断技术的研究现状。对基于数学模型的故障诊断方法、基于信号处理的故障诊断方法和基于知识的故障诊断方法进行了分析讨论。 2.详细讨论了未知环境中移动机器人的故障诊断问题。对移动机器人的系统组成、故障分类、各子系统的故障诊断方法进行了研究。并对移动机器人的运动单元建立了运动学和动力学模型。 3.提出了一种基于多模型估计方法的神经网络故障诊断技术。建立了移动机器人运动单元的故障模型。提出的故障诊断方法利用小脑模型关节控制器(CMAC)神经网络的分类逼近能力,建立故障征兆和故障类型之间的精确映射,以实现故障诊断任务。仿真实验证明了该故障诊断技术在移动机器人故障诊断上的有效性和可行性。 4.提出了一种基于粒子滤波器的算法,用于解决移动机器人系统(包括离散故障状态和连续状态)故障诊断和预测问题。基于粒子滤波器的故障诊断和预测算法通过一组带权值的粒子来估计系统的状态,以此计算故障状态的分布情况和故障发生的概率,从而判断是否发生故障以及所发生的故障类型。仿真结果表明,所提出的故障诊断和预测方法能有效地诊断和预测移动机器人的故障模式。 5.提出了一种处理不同运动状态下移动机器人故障的诊断方法。该故障诊断方法将移动机器人的运动状态进行分类。在不同的运动状态下,考虑不同的故障模式,并用卡尔曼滤波器组处理不同运动状态下不同模式的故障发生的概率,根据故障发生的概率值判断故障模式发生的可能性。与其他故障诊断方法相比,该故障诊断方法有效改善了误诊和漏诊现象。仿真结果表明在移动机器人故障诊断上的有效性和可行性。 最后,对本文的研究工作进行了总结,并对移动机器人故障诊断的未来研究方向作了展望。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP242

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 陈家乾;移动机器人自主创建环境地图的研究[D];浙江大学;2009年
2 林吉良;移动机器人故障诊断与容错控制的研究[D];浙江大学;2009年
3 余伶俐;基于群智能的移动机器人任务规划与故障诊断研究[D];中南大学;2010年
4 谭平;智能车辆的惯性传感器故障诊断研究[D];中南大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 陈月营;多机器人系统的全局协调故障诊断与容错控制[D];郑州大学;2011年
2 张彤;遗传神经网络在深海机器人故障诊断中的应用研究[D];中南大学;2010年
3 夏鹏飞;汽车电子机械制动执行系统容错控制研究[D];吉林大学;2012年
4 胡杰;高速包装机器人设计及可靠性研究[D];华南理工大学;2012年
5 刘志仓;基于粒子滤波的非线性系统故障诊断与预测方法研究[D];西安电子科技大学;2013年
6 胡旦;基于TDOA的蜂窝网定位跟踪算法研究[D];电子科技大学;2013年
7 陆岩;基于粒子滤波算法的电力系统短期负荷预测[D];东北大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王仲民,岳宏,刘继岩;移动机器人多传感器信息融合技术述评[J];传感器技术;2005年04期
2 闻新,周露;神经网络故障诊断技术的可实现性[J];导弹与航天运载技术;2000年02期
3 柳玉甜;蒋静坪;;基于多模型和小脑模型关节控制器神经网络的移动机器人故障诊断[J];电工技术学报;2007年03期
4 夏克寒;许化龙;张朴睿;;粒子滤波的关键技术及应用[J];电光与控制;2005年06期
5 冯志鹏,杜金莲,宋希庚,迟忠先,葛玉林,孙玉明;粗糙集与神经网络集成在故障诊断中应用研究[J];大连理工大学学报;2003年01期
6 陈玉东,施颂椒,翁正新;动态系统的故障诊断方法综述[J];化工自动化及仪表;2001年03期
7 马林立,孙尧;基于信息融合的控制系统故障诊断[J];红外与激光工程;2002年01期
8 谭晓军,沈伟,郭志豪;机器人立体视觉模块的故障诊断[J];华中科技大学学报(自然科学版);2005年06期
9 吴军强,梁军;基于图论的故障诊断技术及其发展[J];机电工程;2003年05期
10 徐国华,谭民;移动机器人的发展现状及其趋势[J];机器人技术与应用;2001年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张登峰;动态系统的故障检测与诊断研究[D];南京理工大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘青峰;尹久仁;;神经网络智能诊断技术在混凝土结构中的理论实现与展望[J];四川建筑科学研究;2007年01期
2 李素云;张德祥;;基于小波变换的汽车齿轮箱振动信号故障分析[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2012年01期
3 张德祥;吴小培;卢一相;;EMD在汽车变速齿轮箱振动故障分析的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年02期
4 关宇;杨晓京;姜涛;;农业机器人多传感器信息融合技术的研究进展[J];安徽农业科学;2010年25期
5 高迟;张恒;阎勤劳;薛少平;;基于工作目标区图的大蒜播种机器人的路径规划[J];安徽农业科学;2012年04期
6 邓永娣;吴丽娟;王镇东;;基于改进人工势场法的移动机器人路径规划[J];辽宁科技大学学报;2010年05期
7 乔兵,郑文涛,张士宏,曲周德;基于BP神经网络的GH648合金本构模型的建立[J];兵器材料科学与工程;2004年04期
8 浮红霞;;自主式足球机器人控制系统设计研究[J];办公自动化;2010年02期
9 张敏;刘培志;徐英新;王晋华;刘莹;;地面无人作战平台环境感知关键技术研究[J];车辆与动力技术;2007年02期
10 王东亮;郭晓燕;;高通过性变形轮行走机构的模态分析[J];车辆与动力技术;2012年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王树彬;黄鹤;韩笑冬;王执铨;;一种基于细化故障的容错控制设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 ;Bearings-only Multi-Sensor Multi-Target Tracking Based on Rao-Blackwellized Monte Carlo Data Association[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 张应博;秦钟;王法胜;;神经网络训练中的粒子滤波算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 ;Rao-Blackwellized Particle Filtering for Fault Detection and Diagnosis[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 ;Particle Filter Tracking in Low Frame Rate Video[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
6 周开军;余伶俐;;基于粒子滤波器的故障预测方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
7 王亚楠;陈杰;甘明刚;;基于差分进化的改进粒子滤波目标跟踪算法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
8 杨晓东;向凤红;毛剑琳;郭宁;;改进粒子滤波算法在二元无线传感器网络目标跟踪的应用[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
9 朱正;刘士荣;张波涛;;一种基于改进蚁群算法的移动机器人全局路径规划方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
10 朱琳;;声纳系统设计与调试中图论方法研究[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 孟凡彬;基于随机集理论的多目标跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 杨萌;非线性滤波及在惯导系统传递对准中应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 黄伟国;基于振动信号特征提取与表达的旋转机械状态监测与故障诊断研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 吕宁;基于数据驱动的故障诊断模型及算法研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
9 刘美;WSN多目标跟踪节点任务分配及跟踪算法研究[D];华南理工大学;2010年
10 邓晓波;杂波中的弱小目标检测与跟踪研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
2 齐晓飞;基于路径识别的机器人视觉导航技术的研究[D];长春理工大学;2010年
3 李志欣;智能轮式移动机器人的控制系统设计[D];辽宁师范大学;2010年
4 王立;面向非结构化地形的六足步行机器人运动规划研究[D];浙江理工大学;2010年
5 耿东山;基于蚁群算法的机器人全局路径规划[D];郑州大学;2010年
6 李朋勇;基于全矢高阶谱的故障诊断方法及其应用研究[D];郑州大学;2010年
7 赵培君;奇异系统的故障诊断和最优容错控制[D];郑州大学;2010年
8 王晓换;基于粗糙集和神经网络的故障诊断虚拟系统的研究[D];郑州大学;2010年
9 冯卫娜;非线性系统参数和状态联合估计新算法研究[D];郑州大学;2010年
10 王博;全景视觉智能移动机器人固有环境定位[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 时伟,吴美平,薛祖瑞;基于小波-卡尔曼混合滤波的激光陀螺信号处理[J];兵工自动化;2005年04期
2 柯熙政;任亚飞;;多尺度多传感器融合算法在微机电陀螺数据处理中的应用[J];兵工学报;2009年07期
3 李锡江,刘荣,张厚祥,宗光华;基于模糊故障树法的清洗机器人安全性研究[J];北京航空航天大学学报;2004年04期
4 李秀琴,张以都;直角坐标装配机器人动态特性实验研究[J];北京航空航天大学学报;2004年04期
5 吕砚山,赵正琦;BP神经网络的优化及应用研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2001年01期
6 杨国安;王泽栋;;基于改进希尔伯特-黄的泵阀故障诊断新方法[J];北京化工大学学报(自然科学版);2008年04期
7 吴小平,庞沁华;无线蜂窝网中移动台场强法定位算法[J];北京邮电大学学报;1998年03期
8 杨福馨;机器人技术在包装中的应用研究[J];包装世界;2005年01期
9 丁毅;龚宇;;包装机械故障诊断中模糊专家系统的应用研究[J];包装与食品机械;2008年04期
10 杨国胜,谢东亮,侯朝桢;基于神经网络的传感器冗余方法研究[J];传感技术学报;2001年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈光升;张雍如;;汽车制动跑偏事故分析[A];第二届浙江中西部科技论坛汽车科技分论坛论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴文杰;基于信息融合的航空发动机故障诊断方法[D];电子科技大学;2011年
2 杨浩;混合系统的容错控制技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
3 华云;利用CDMA系统下行链路实现移动终端定位的研究[D];电子科技大学;2002年
4 王志鹏;基于信息融合技术的故障诊断方法的研究及应用[D];大连理工大学;2001年
5 邓平;蜂窝网络移动台定位技术研究[D];西南交通大学;2002年
6 马笑潇;智能故障诊断中的机器学习新理论及其应用研究[D];重庆大学;2002年
7 武传宇;基于PC+DSP模式的开放式机器人控制系统及其应用研究[D];浙江大学;2002年
8 魏云冰;小波变换在电机故障诊断与测试中的应用研究[D];浙江大学;2002年
9 廖瑞金;变压器绝缘故障诊断黑板型专家系统和基于遗传算法的故障预测研究[D];重庆大学;2003年
10 王德军;故障诊断与容错控制方法研究[D];吉林大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱林富;基于粒子滤波的故障诊断方法研究[D];北京交通大学;2011年
2 张建;电子机械制动执行器精细控制算法研究[D];吉林大学;2011年
3 李朋丽;基于神经网络的滑坡稳定性分析与预测[D];长安大学;2011年
4 马娟娟;全自动包装机器人系统的研制[D];南京航空航天大学;2011年
5 孙伟;基于混沌神经网络的故障诊断方法研究[D];燕山大学;2012年
6 孙国林;TOA/TDOA蜂窝网络定位算法研究[D];电子科技大学;2003年
7 苏连成;基于多移动机器人协作的任务规划及定位方法研究[D];山东科技大学;2003年
8 郭叶军;机器人足球仿真比赛中多智能体系统的构建[D];浙江大学;2004年
9 孙增国;神经网络和模糊专家系统在故障诊断中的应用[D];大连理工大学;2004年
10 张猛;电子机械制动系统(EMB)试验台的开发[D];清华大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 侯海霞;;Agent软件建模技术过程及应用研究[J];电脑开发与应用;2012年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 曲丽萍;移动机器人同步定位与地图构建关键技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 陈月营;多机器人系统的全局协调故障诊断与容错控制[D];郑州大学;2011年
2 杨智鑫;移动机器人语音识别系统的研究与实现[D];北京化工大学;2011年
3 王煜杰;基于嵌入式技术的某自动装填系统诊断仪的研究[D];中北大学;2012年
4 张瑞东;轮式移动机器人控制系统研究与实现[D];河北工程大学;2012年
5 王梦春;轻型线控制动汽车执行系统传感器故障诊断与整车稳定性协调控制[D];吉林大学;2013年
6 杜圣荣;电动轿车制动能量回收系统压力估算算法研究[D];吉林大学;2013年
7 马海峰;基于远程虚拟监控的数控起重机控制系统开发[D];西南交通大学;2013年
8 程嘉煜;基于机器视觉的农业机器人运动障碍检测及避障策略研究[D];南京农业大学;2011年
9 黄海港;基于信息融合的车道偏离预警鲁棒性算法研究[D];浙江工业大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张彦铎,姜兴渭;多传感器信息融合及在智能故障诊断中的应用[J];传感器技术;1999年03期
2 黎明,张化光,何希勤;基于粗糙集的模糊模型辨识方法[J];东北大学学报;2000年05期
3 任春辉,魏平,肖先赐;改进的Morlet小波在信号特征提取中的应用[J];电波科学学报;2003年06期
4 闻新,周露;神经网络故障诊断技术的可实现性[J];导弹与航天运载技术;2000年02期
5 袁泽剑,郑南宁,贾新春;高斯-厄米特粒子滤波器[J];电子学报;2003年07期
6 杨大力,刘泽民;多层前向神经网络中BP算法的误调分析及其改进的算法[J];电子学报;1995年01期
7 于金龙,李晓红,孙立新;连续属性值的整体离散化[J];哈尔滨工业大学学报;2000年03期
8 陈捷,王树青,王宁,王骥程;多侧线精馏塔的神经网络控制[J];化工学报;1996年03期
9 陈玉东,施颂椒,翁正新;动态系统的故障诊断方法综述[J];化工自动化及仪表;2001年03期
10 周东华,王桂增;第五讲 故障诊断技术综述[J];化工自动化及仪表;1998年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 徐德友;粗集信息分析在故障诊断中的应用及自修复飞行控制系统效能评估[D];南京航空航天大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于殿勇,安永植,郭伟;可变履带式移动机器人[J];高技术通讯;1995年01期
2 冯建农,柳明,吴捷;自主移动机器人智能导航研究进展[J];机器人;1997年06期
3 张明路,孟庆浩,彭商贤;基于多传感器的移动机器人对感知环境的识别[J];天津大学学报(自然科学与工程技术版);1998年04期
4 黄操军,李德胜,王祁;移动机器人轨道检出用平面涡流传感器[J];传感器技术;1999年05期
5 陈华志,谢存禧;移动机器人导航及其相关技术的研究[J];机床与液压;2003年04期
6 龚建伟,陆际联,高峻尧;移动机器人失控的安全防范[J];机器人;2003年04期
7 王洪升,田蔚风,金志华;一种面向智能交通的移动机器人控制系统[J];自动化技术与应用;2004年01期
8 李彩虹,宋道金;基于控制器行为特性的移动机器人路径规划的模糊控制[J];机电工程技术;2004年05期
9 宋轶群,杜华生,王德新,程刚;一种全自主移动机器人控制系统研究[J];机械与电子;2004年08期
10 高健,黄心汉,彭刚,杨涛,伍翼;移动机器人PID运动控制器参数的模糊自整定[J];华中科技大学学报(自然科学版);2004年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张鑫;闫茂德;刘玉东;巨永锋;;未知环境下基于禁忌搜索的移动机器人自主导航[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 陈余庆;胡英;马孜;;基于贝叶斯理论的移动机器人相对定位[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 赵晖;王天然;刘德林;;分布式数据库在移动机器人中的应用[A];第十届全国数据库学术会议论文集[C];1992年
4 李俊泉;尹怡欣;;基于心理动力机制的移动机器人[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
5 周火凤;马保离;;离轴式拖车移动机器人的路径跟踪控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 周光明;陈宗海;胡玉锁;陈春林;;复杂未知环境下移动机器人自主探测算法研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
7 鲁守银;马培荪;姜葵峰;;基于机器人的锅炉鳍片管道自动检测技术[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
8 关胜晓;许心德;曹洋;张彦;;移动机器人避开运动障碍物的策略[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
9 马钊;马保离;;参数不确定拖车移动机器人的直线路径跟踪[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
10 王鸿鹏;刘景泰;;基于非线性Kalman滤波器的轮式滑动转向移动机器人定位误差分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 编译 王金元;微型机器人 虫子般灵巧[N];北京科技报;2005年
2 张建松;科考机器人南极建功[N];科学导报;2008年
3 记者 杜华斌;美研制出世界最小移动机器人[N];科技日报;2005年
4 铭心孙伟;中国机器人首次上南极[N];中国质量报;2007年
5 王笑梅;沈阳机器人开始首次南极科考之旅[N];辽宁日报;2007年
6 通讯员 张婵记者 毕玉才 苗家生;国产机器人将首次登上南极[N];光明日报;2007年
7 本报记者  贾旮菲;“新松”恨不高千尺[N];现代物流报;2006年
8 高级记者 马驰;新松公司:不断征服新领域[N];沈阳日报;2010年
9 张建松;特殊队员加盟南极科考[N];大众科技报;2007年
10 记者 王炳坤;机器人[N];新华每日电讯;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周卫华;连续切换全向轮及其移动机器人的各向异性分析及优化控制[D];浙江大学;2013年
2 欧屹;特种地面移动机器人机械系统设计与分析[D];南京理工大学;2013年
3 宋孟军;多运动模式轮腿移动机器人的运动学分析与研究[D];河北工业大学;2012年
4 林吉良;移动机器人故障诊断与容错控制的研究[D];浙江大学;2009年
5 海丹;移动机器人与无线传感器网络混合系统的协作定位问题研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 马勇;多移动机器人路径规划研究[D];华中科技大学;2012年
7 孙昊;基于声达时间差的移动机器人声源目标定位方法研究[D];河北工业大学;2012年
8 杨放琼;基于信息融合的移动机器人定位导航及其深海采矿应用研究[D];中南大学;2010年
9 李鹏;不完善信息融合技术及其在移动机器人中的应用[D];华中科技大学;2010年
10 茅力非;两轮自平衡移动机器人建模与控制研究[D];华中科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱俊;移动机器人路径规划及其控制策略的研究[D];西南大学;2010年
2 王友胜;FastSLAM2.0控制算法与PGR导航法则结合应用的可行性研究[D];大连交通大学;2010年
3 虞杨阳;基于模糊PID控制技术的移动机器人研究[D];中北大学;2011年
4 肖兵球;基于旋转电弧的焊缝跟踪移动机器人的研究[D];湘潭大学;2010年
5 王振士;基于ARM和μC/OS-II的移动机器人控制系统设计和路径规划研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 崔峰;基于GPS/GIS/GSM的移动机器人定位技术研究[D];河北工业大学;2004年
7 杨延祥;移动机器人运动规划及跟踪控制研究[D];燕山大学;2011年
8 戈新良;基于多种传感器信息融合的移动机器人的环境辨识[D];河北工业大学;2003年
9 王明昕;移动机器人运动学分析研究及本体结构设计[D];南京航空航天大学;2004年
10 宋威;基于信息素的群体移动机器人控制系统研究[D];武汉理工大学;2010年
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