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《华南理工大学》 2003年
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非完整移动机器人运动规划研究

郭丙华  
【摘要】:移动机器人是一个典型具有非完整约束的非完整控制系统,非完整移动机器人的运动规划研究有助于解决例如应用非常广泛的工业机器人的高精度装配以及完成各种细微的操作、外星球表面机器人探索运动等问题。因此其研究在工业、社会服务、国防等领域具有非常重要的意义。 论文完成的主要工作包括以下几个方面 1.由于移动机器人通过适当的变换可以将其运动学模型转化为链式形式,且其链式形式可以方便地采用分段常值和多项式输入来实现其运动规划,因而针对存在障碍约束时在满足一定的性能指标前提下可以找到一种新的最优控制律来避开障碍物而完成其运动规划,虽然开环控制的精度受到限制,但其控制简单、方便而有效。 2.针对非完整移动机器人在运动学和动力学约束条件下提出了一种运动规划方法。该方法针对移动机器人工作在己知的环境,先由规划器规划出一条最短路径,再修正并采用立方螺线对其光滑化,从而使得移动机器人易于跟踪所规划的路经,同时考虑了移动机器人的实际速度限制,以防止移动机器人超负荷或打滑。 3.研究了非完整轮式移动机器人在未知或已知环境中的运动规划问题。首先通过输入输出线性化方法,设计了一个包含人工势函数的梯度反馈控制器,使得移动机器人产生绕过障碍物的无碰撞路经,然后再驱动机器人跟踪此路经。由于人工势函数是通过传感器实时反馈的信息构造而成的,其结果使得移动机器人能够工作于已知或未知的工作环境。 4.非完整移动机器人在未知室内环境中工作必须配备视觉系统,我们采用了一套简单的超声波系统,通过利用超声波传感器对周围环境的探测和实时处理传感器数据,以及所设计的目标寻找函数,可以有效地完成其运动规划,其能够确保移动机器人在无障碍物区或障碍物对机器人不构成危险时加速前进,在障碍物区慢速绕过,从而使得移动机器人快速且安全地到达目标位置。 5.利用移动机器人上配备的传感器信息的组合提出了一种在线子目标点寻找方案,通过周围环境中的障碍物来对移动机器人的位置进行校正,以降低运动的不确定性,从而得到一种鲁棒的规划算法。 6.由于移动平台和机械手组合的移动机械臂系统需要考虑到两者的协调控制,因而其控制更复杂,为此采用了拉格朗日动力学方法和非完整动力学罗兹方程建立了三连杆移动机器臂运动学和动力学模型,同时利用该模型采用了人工势
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【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2条
1 王海英;智能优化算法研究及其在移动机器人相关技术中的应用[D];哈尔滨理工大学;2007年
2 吴永海;全方位移动机器人运动控制及规划[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 颜世博;未知环境中移动机器人自定位技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 张剑光;基于传感器信息权重的移动机器人导航控制[D];辽宁工程技术大学;2011年
3 施维;轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究[D];南京理工大学;2006年
4 林海涛;智能驱动伺服方法研究及在自主载体上的实现[D];沈阳工业大学;2007年
5 张洁;基于粒子群优化算法的球形机器人运动规划[D];西安电子科技大学;2008年
6 黄小起;多移动机器人编队控制的研究[D];东北大学;2009年
7 吴宝强;风管清扫机器人运动学分析及轨迹跟踪控制方法研究[D];湖南大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 胡跃明,丁维中,吴忻生;吸尘机器人的研究现状与展望[J];计算机自动测量与控制;2002年10期
2 胡跃明,用其节,裴海龙;非完整控制系统的理论与应用[J];控制理论与应用;1996年01期
3 李少远,席裕庚,陈增强,袁著祉;智能控制的新进展(Ⅱ)[J];控制与决策;2000年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 符红霞;陈勇华;;AT89C51单片机在汽车四轮定位仪中的应用设计[J];阿坝师范高等专科学校学报;2006年S1期
2 胡涛;基于以太网的温室测控系统架构[J];安徽农业科学;2005年05期
3 王彬;程雪;;智能温室通过网络采集数据的实现[J];安徽农业科学;2011年11期
4 顾书龙,张宏彬,洪求三;Vacco动力学方程的形式不变性[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2004年03期
5 孙红星,陈晓义,林炳昌;三带模拟移动床的设计及自动控制[J];鞍山钢铁学院学报;1997年06期
6 丁桂艳;何希勤;;单调控制理论研究综述[J];辽宁科技大学学报;2008年01期
7 汤秀芹;匡洪丽;马强;;基于SPCE061A的霓虹彩灯控制系统[J];辽宁科技大学学报;2010年04期
8 孙贤颐,安维蓉,王志晓,任红忠;提高光栅测距精度的四倍频判向电路[J];北方交通大学学报;1996年06期
9 吴智峰,高世伦,阮烨;GK0型液力传动内燃机车的微机控制系统设计[J];包钢科技;2001年04期
10 罗勇 ,刘桂林 ,梅凤翔;变质量高阶非完整系统的广义Mac-Millan方程[J];兵工学报;1988年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王印松;田瑞丽;吕丽霞;;基于自适应“反步”法的火电厂单元机组协调控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 董磊;刘贤兴;孙宇新;;无轴承异步电机径向悬浮力的微分几何变结构解耦控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 李凯;王少萍;;一种基于DSP的直流调速系统仿真及验证[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
4 魏洁;;霍尔效应扭矩传感器校准装置设计[A];江苏省计量测试学会2006年论文集[C];2006年
5 李娜;徐书雨;徐东彬;杜太行;;基于单片机控制的智能多相位交通控制信号机[A];天津市自动化学会第十四届学术年会论文集[C];2005年
6 刘铁男;段向军;;一种新型神经模糊系统及其在油井压力预测中的应用[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(下)[C];2005年
7 胡跃明;晁红敏;;基于非线性系统高阶滑模的变结构控制[A];第十九届中国控制会议论文集(一)[C];2000年
8 郭丙华;胡跃明;吴忻生;;未知或已知环境中的非完整移动机器人运动规划[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年
9 李铁山;杨盐生;杨林家;;一类不确定非线性系统的鲁棒自适应镇定及应用[A];第二十四届中国控制会议论文集(上册)[C];2005年
10 刘娟;蔡自兴;;基于CoDi模型的神经细胞自动机及其在模式分类中的应用[A];第二十届中国控制会议论文集(下)[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周巍;煤矿井下搜救探测机器人的路径规划及轨迹跟踪控制研究[D];太原理工大学;2011年
2 关丽荣;基于反推技术的永磁直线同步电机控制策略研究[D];沈阳工业大学;2010年
3 崔明勇;微网多目标优化运行及控制策略研究[D];华北电力大学(北京);2011年
4 王云峰;硫化镍矿选矿过程模型及优化策略研究[D];兰州理工大学;2010年
5 龙祖强;变论域模糊控制器的若干重要问题研究[D];中南大学;2011年
6 史成坤;一种紧急救援的带臂球形机器人的研究[D];北京邮电大学;2010年
7 兰晓娟;一种新型水下球形机器人的若干关键技术研究[D];北京邮电大学;2011年
8 高有涛;卫星编队飞行动力学建模与控制技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 张贤敏;时滞神经网络的稳定性及可控性研究[D];重庆大学;2011年
10 程相勤;基于滑模理论的欠驱动UUV空间曲线路径跟踪控制[D];哈尔滨工程大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 许红珍;不确定混沌系统同步方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 翟欢欢;基于递推的船舶航向鲁棒控制器设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王柏林;水舱台架耦合控制研究及数字控制系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孔庆珊;光电跟踪系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李志武;异步电机矢量控制系统研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李涛;分层注水流量智能测调系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 姚琳琳;永磁同步电机交流伺服系统的反推控制研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 谢志诚;三轮全向移动机器人运动控制研究[D];长沙理工大学;2010年
9 沈艳菲;三阶拉格朗日方程两个形式的研究[D];江西师范大学;2010年
10 李明;基于嵌入式系统标记打印机的研究与开发[D];合肥工业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕颖慧;张红量;王水林;;Newton下山法的改进及其应用[J];地下空间与工程学报;2006年05期
2 姜涛,孙守光,李强,缪龙秀;车轮扁疤引起的车轴附加载荷的仿真研究[J];北方交通大学学报;1998年04期
3 李先瑞;空调通风管道的管理(上)[J];节能与环保;2003年06期
4 李擎;徐银梅;张德政;尹怡欣;;基于粒子群算法的移动机器人全局路径规划策略[J];北京科技大学学报;2010年03期
5 董颖,唐加福,许宝栋,汪定伟;一种求解非线性规划问题的混合粒子群优化算法[J];东北大学学报;2003年12期
6 王耀南,孙炜;机器人鲁棒轨迹跟踪控制系统[J];动力学与控制学报;2004年01期
7 程颖,鞠平,吴峰;负荷模型参数辨识的粒子群优化法及其与基因算法比较[J];电力系统自动化;2003年11期
8 侯志荣,吕振肃;IIR数字滤波器设计的粒子群优化算法[J];电路与系统学报;2003年04期
9 柯晶,钱积新,乔谊正;一种改进粒子群优化算法[J];电路与系统学报;2003年05期
10 王炎,周大威;移动式服务机器人的发展现状及我们的研究[J];电气传动;2000年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王磊;免疫进化计算理论及应用[D];西安电子科技大学;2001年
2 孙炜;智能神经网络的机器人控制理论方法研究[D];湖南大学;2002年
3 杨清梅;基于数据融合的拱泥机器人检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
4 范红;智能机器人路径规划及避障的研究[D];浙江大学;2003年
5 洪伟;移动机器人系统中分布式传感器信息融合方法及路径规划问题的研究[D];吉林大学;2004年
6 张著洪;人工免疫系统中智能优化及免疫网络算法理论与应用研究[D];重庆大学;2004年
7 庄严;移动机器人基于多传感器数据融合的定位及地图创建研究[D];大连理工大学;2004年
8 李枚毅;基于免疫机制和多示例学习的移动机器人进化导航研究[D];中南大学;2005年
9 程磊;多移动机器人协调控制系统的研究与实现[D];华中科技大学;2005年
10 史恩秀;轮式移动机器人的运动控制及定位方法研究[D];西安理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 修建竹;基于EtherCAT网络的实时控制技术研究[D];大连理工大学;2010年
2 王火亮;基于超声波传感器的智能吸尘机器人导航系统的研究[D];浙江大学;2002年
3 崔保成;差动式移动机器人轨迹控制和避障方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
4 阮锋;移动机器人控制系统研究[D];浙江大学;2004年
5 柳柱;非完整约束轮式移动机器人反馈控制研究[D];南京航空航天大学;2004年
6 龚根华;轮式移动机器人控制系统设计与研究[D];南京航空航天大学;2004年
7 刘冰;人工免疫算法及其应用研究[D];重庆大学;2004年
8 陈俊风;多传感器信息融合及其在机器人中的应用[D];哈尔滨理工大学;2004年
9 唐述博;非完整移动机器人点镇定和轨迹跟踪控制研究[D];大连理工大学;2005年
10 张松灿;移动机器人的智能导航和跟踪控制研究[D];合肥工业大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 王艳平;;移动机器人路径规划方法研究[J];电脑与电信;2009年01期
2 邓本再;王江银;张中景;;一种基于预瞄控制的Robocup足球机器人带球轨迹跟踪方法[J];计算技术与自动化;2011年02期
3 牛雪梅;高国琴;鲍智达;周海燕;;基于滑模变结构控制的温室喷药移动机器人路径跟踪[J];农业工程学报;2013年02期
4 卢艳;徐雪松;;动态光照条件下足球机器人视觉目标的识别[J];计算机仿真;2013年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谭菲菲;智能视觉监控系统中活动目标检测算法的研究[D];北京工商大学;2010年
2 李文胜;机器人轨迹跟踪控制算法研究[D];江苏科技大学;2011年
3 张涛;基于改进粒子群算法的灭火机器人路径规划研究[D];西安科技大学;2011年
4 王江银;全向机器人运动控制与轨迹跟踪算法研究[D];长沙理工大学;2011年
5 胡晓娟;基于ARM的移动机器人运动控制研究[D];南京理工大学;2007年
6 唐飞云;自主导航车轨迹跟踪控制方法研究[D];大连理工大学;2012年
7 丁锐;免疫优化算法在正交小波盲均衡中的应用研究[D];安徽理工大学;2012年
8 李丽婷;基于AS-R移动机器人的轨迹跟踪控制研究[D];长春工业大学;2012年
9 刘亚威;基于QPSO的带障碍空间路径规划研究[D];河南工业大学;2011年
10 陈曦;基于免疫算法的工业机器人路径规划研究[D];中南大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王炎,周大威;移动式服务机器人的发展现状及我们的研究[J];电气传动;2000年04期
2 王越超;人与机器人共存,知识与技术共融──'99国际机器人展览会印象[J];机器人技术与应用;2000年02期
3 杨文华,王勇;激光导引AGV系统原理及应用[J];机器人技术与应用;2000年03期
4 任华瑛,胡跃明,池瑞楠;基于遗传算法的最优模糊控制器在非完整移动机器人轨迹跟踪中的应用[J];机器人技术与应用;2000年06期
5 池瑞楠,胡终须,胡跃明;非完整两轮驱动移动机器人的实验研究[J];机器人技术与应用;2001年01期
6 ;863计划对中国机器人发展的巨大作用和深远影响[J];机器人技术与应用;2001年03期
7 袁曾任,高明;在动态环境中移动机器人导航和避碰的一种新方法[J];机器人;2000年02期
8 池瑞楠,胡跃明,胡终须;基于解耦控制的非完整移动机器人实时轨迹跟踪[J];机器人;2001年03期
9 蒋新松;未来机器人技术发展方向的探讨[J];机器人;1996年05期
10 王建华;应用附壁效应的真空吸尘技术[J];家用电器科技;2000年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高颖;陈东岳;张立明;;一种带有实时视觉特征学习的自主发育机器人探索[J];复旦学报(自然科学版);2005年06期
2 郑睿;原魁;李园;;一种用于移动机器人室内定位与导航的二维码[J];高技术通讯;2008年04期
3 张枨;许东来;余跃庆;;动态环境下四腿机器人图像处理的改进[J];微计算机信息;2009年05期
4 钟金明,徐刚,张海波;机器人视觉伺服系统的研究与发展[J];现代制造工程;2005年08期
5 袁波,徐科军,盛磊;基于TMDXEVM642的机器人视觉系统[J];仪器仪表学报;2005年S1期
6 陈磊;王强;任书君;;一种新的机器人视觉图像阈值实时获取方法[J];西华大学学报(自然科学版);2011年02期
7 杨静宇;刘克;;一种用于机器人视觉系统的三维景物分析方法[J];微计算机应用;1987年03期
8 张晓晖;刘丁;;仿人视觉过程的机器人视觉伺服系统研究[J];计算机工程与应用;2007年18期
9 王京;王纪东;李金义;齐立哲;;基于视觉定位的机器人焊接系统[J];制造业自动化;2010年08期
10 袁向荣;;基于模板匹配法的图像命令识别机器人视觉控制系统中的应用[J];英才高职论坛;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 赵伟;张勇;;非完整移动机器人的路径跟踪控制[A];全国先进制造技术高层论坛暨第七届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2008年
2 郭丙华;胡跃明;吴忻生;;未知或已知环境中的非完整移动机器人运动规划[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年
3 李世华;田玉平;;一种非完整移动机器人有限时间跟踪控制算法[A];江苏省自动化学会七届四次理事会暨2004学术年会青年学者论坛论文集[C];2004年
4 李世华;田玉平;;非完整移动机器人的一种有限时间跟踪控制方法[A];第二十三届中国控制会议论文集(下册)[C];2004年
5 李胜;王轶卿;陈庆伟;胡维礼;;一类非完整移动机器人全局轨迹跟踪控制[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
6 高瑞;刘刚;司永胜;刘兆祥;;苹果采摘机器人视觉系统研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
7 裴辛哲;刘志远;裴润;;基于MPC的轮式移动机器人鲁棒轨迹跟踪控制[A];第二十二届中国控制会议论文集(下)[C];2003年
8 袁波;徐科军;盛磊;;基于TMDXEVM642的机器人视觉系统[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
9 马博军;方勇纯;张雪波;;具有冗余自由度的移动操作臂逆运动学分析[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 吴佩;机器人摘棉花可以识别好与坏[N];农民日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭丙华;非完整移动机器人运动规划研究[D];华南理工大学;2003年
2 俞晓磊;基于光电感知的混沌仿生信息融合研究[D];南京航空航天大学;2011年
3 张健;220kV/330kV高压带电清扫机器人视觉系统的研究[D];上海交通大学;2009年
4 陈浩耀;面向多机器人编队的基于视觉定位系统研究[D];中国科学技术大学;2009年
5 彭冬亮;降质图像处理方法及其在机器人视觉系统中的应用研究[D];浙江大学;2003年
6 左毅;非线性动态系统的稳定性和鲁棒控制理论研究[D];湖南大学;2009年
7 廖启亮;先进滑模控制策略在非线性控制系统中的研究与应用[D];华南理工大学;2005年
8 戚玮玮;光照变化条件下中型组足球机器人目标识别与定位方法研究[D];中国海洋大学;2011年
9 薛艳敏;智能方法在机器人视觉伺服中的应用研究[D];西安理工大学;2009年
10 张远辉;基于实时视觉的乒乓球机器人标定和轨迹跟踪技术研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘科;类人机器人中目标识别算法和动作规划的研究与实现[D];燕山大学;2011年
2 于东兴;高速机器人饮料包装生产线技术及其关键装备研究[D];天津大学;2012年
3 邵益凯;移动机器人视觉系统抖动动态补偿方法研究与仿真[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 胡佳;足球机器人视觉系统的研究[D];武汉科技大学;2012年
5 刘金帅;采棉机器人视觉系统的关键技术研究[D];新疆大学;2012年
6 陈延国;基于V3图像处理板的机器人目标跟踪算法研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
7 崔洪菊;非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题研究[D];大连海事大学;2007年
8 陈利红;机器人视觉系统的研究与开发[D];浙江大学;2003年
9 王玉华;非完整移动机器人模糊导航及控制算法研究[D];大连海事大学;2008年
10 常丛丛;非完整移动机器人轨迹跟踪控制方法的研究[D];江南大学;2007年
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