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国家自然科学基金(50705003)

作品数:7 被引量:68H指数:5
相关作者:战强刘增波蔡尧李伟吴佳更多>>
相关机构:北京航空航天大学更多>>
发文基金:国家自然科学基金国家高技术研究发展计划更多>>
相关领域:自动化与计算机技术更多>>

文献类型

  • 7篇中文期刊文章

领域

  • 7篇自动化与计算...

主题

  • 4篇机器人
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  • 2篇球形移动机器...
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  • 1篇单目视觉
  • 1篇导航算法
  • 1篇动力学模型
  • 1篇旋量
  • 1篇雅可比
  • 1篇雅可比矩阵
  • 1篇运动学
  • 1篇运动学模型
  • 1篇障碍物
  • 1篇障碍物检测
  • 1篇升力
  • 1篇水动力
  • 1篇水动力特性
  • 1篇水陆两栖

机构

  • 5篇北京航空航天...

作者

  • 5篇战强
  • 2篇蔡尧
  • 2篇刘增波
  • 1篇迟兴
  • 1篇吴佳
  • 1篇李伟

传媒

  • 2篇Chines...
  • 1篇机械工程学报
  • 1篇航空学报
  • 1篇北京航空航天...
  • 1篇High T...
  • 1篇中南大学学报...

年份

  • 1篇2021
  • 1篇2019
  • 1篇2011
  • 4篇2008
7 条 记 录,以下是 1-7
排序方式:
Optimal trajectory planning based on Hamiltonian function of a spherical mobile robot被引量:2
2008年
Designed for planetary exploration,a spherical mobile robot BHQ-1 was briefly introduced.The mo-tion model of BHQ-1 was established and quasi-velocities were introduced to simplify some dynamic quan-tities.Based on the model,the time- and energy-based optimal trajectory of BHQ-1 was planned withHamiltonian function. The effects of three key coefficients on the shape and direction of the planned tra-jectory were discussed by simulations.Experimental result of the robot ability in avoiding an obstacle waspresented to validate the trajectory planning method.
陈明
水陆两栖球形机器人辅助鳍的水动力特性被引量:1
2021年
为将传统球形机器人的应用领域从陆地拓展到水域,通过在球壳上黏附辅助鳍,增大球形机器人水面运动的推进力,设计一种紧凑高效的水陆两栖球形机器人。分析特殊平面形状的单片辅助鳍在运动周期中入水面积和形心的变化规律,基于机翼理论推导液体作用在辅助鳍上的升力和阻力计算公式,给出水平分力和竖直分力表达式。利用傅里叶级数对水平分力和竖直分力进行拟合,针对球壳上不同数量辅助鳍配置方式,给出傅里叶级数表示的水平分力合力和竖直分力合力计算公式。研究结果表明,增大球壳旋转角速度和辅助鳍入水面积可提高水平分力;水平分力合力呈现周期性变化规律;增加配置的辅助鳍数量可增大水平分力合力的平均值,减小合力的波动幅度;辅助鳍结构能够给球形机器人水面运动提供持续稳定的推进力。
迟兴战强
关键词:球形机器人水陆两栖升力
Control of a Spherical Robot: Path Following Based on Nonholonomic Kinematics and Dynamics被引量:6
2011年
This paper presents the controller design for the path following of a spherical mobile robot, BHQ-1. Firstly, a desired velocity for the reference path is deduced from the kinematic model, which cannot be transformed into the classic chained form. Secondly, a necessary torque for the desired velocity is obtained based on the dynamic model. As to the kinematics, a one-dimensional function is selected to measure the two-directional tracking error, and the velocity of rolling forward is reasonably assumed to be constant; therefore the multiple-input multiple-output (MIMO) system is transformed into a single-input single-output (SISO) system. As to the dynamics, both exact dynamics and inexact dynamics with modeling error as well as bounded unknown disturbance are taken into account, based on which a proportional-derivative (PD) controller and a sliding mode controller with adaptive parameters are proposed respectively. Finally, convergence analysis and simulation results are provided to validate these controllers.
ZHENG MinghuiZHAN QiangLIU JinkunCAI Yao
关键词:NONHOLONOMICKINEMATICSDYNAMICS
一种环境探测球形移动机器人的运动控制被引量:8
2008年
球形移动机器人具有结构紧凑、运动灵活等特点,在环境探测等应用领域具有独特优势。介绍了一种新型的、带有双摄像头的环境探测球形移动机器人BHQ-2的结构与运动原理,并对其运动控制问题进行了研究。由于该球形机器人属于非完整约束系统,其不存在位置级的运动学逆解,因此从速度级上讨论了它的运动控制问题。基于旋量理论推导了该球形移动机器人的速度雅可比矩阵,采用广义逆的解法求得了它的速度逆解,并采用可控性李代数证明了BHQ-2球形移动机器人系统是满秩的,因此该机器人系统是完全非完整的并且是可控的。基于运动学速度逆解对BHQ-2球形移动机器人进行了直线和圆形运动轨迹的仿真和实验,仿真和实验结果验证了该球形机器人的可控性及速度逆解的正确性。
刘增波战强蔡尧
关键词:球形机器人旋量雅可比矩阵非完整约束系统
A Back-stepping Based Trajectory Tracking Controller for a Non-chained Nonholonomic Spherical Robot被引量:6
2008年
Spherical robot has good static and dynamic stability, which provides it with strong viability in hostile environment, but the lack of effective control methods has hindered its application and development. This article deals with the dynamic trajectory tracking problem of the spherical robot BHQ-2 designed for unmanned environment exploration. The dynamic model of the spherical robot is established with a simplified Boltzmann-Hamel equation, based on which a trajectory tracking controller is designed by using the back-stepping method. The convergence of the controller is proved with the Lyapunov stability theory. Numerical simulations show that with the controller the robot can globally and asymptotically track desired trajectories, both linear and circular.
战强刘增波蔡尧
未知环境下移动机器人单目视觉导航算法被引量:21
2008年
提出了一种未知环境下移动机器人单目视觉导航算法,算法包括障碍物检测、单目视觉测距和局部路径规划3部分.为减小光照等环境因素对基于特征的障碍物检测的影响,对彩色图像在HSI颜色空间中用基于像素的直方图比较进行分割,获取障碍物轮廓序列的图像坐标点集.在单目视觉测距中,通过几何关系推导法建立图像坐标系和机器人坐标系间的变换关系,进而实现由障碍物图像位置计算其与机器人间的实际距离.局部路径规划对摄像机梯形视场区域转换后的矩形区域建立模型划分栅格,由障碍物轮廓序列图像坐标和单目视觉测距计算构建障碍物栅格图,并用提出的栅格搜索算法搜索障碍物栅格图,得到机器人安全行驶路径.实际环境中进行的实验结果表明,算法能有效减小反光、阴影等的影响,在未知环境中正确规划出机器人局部可行路径实现导航.
战强吴佳
关键词:障碍物检测单目视觉测距未知环境
球形移动机器人的研究进展与发展趋势被引量:29
2019年
球形移动机器人(简称球形机器人)是一种拥有球形外壳的全封闭机器人,它通过质心偏移或者动量守恒等原理来实现运动。该类机器人具有良好的密封性,平衡性强且运动灵活性高,不存在侧翻问题,因此球形机器人在星球探索、危险环境探测等领域具有较大优势和广泛应用前景。然而球形机器人具有非完整约束、欠驱动、非链式等特点,导致其运动控制问题非常复杂且常规控制方法无法应用到它的运动控制上,阻碍了球形机器人的应用和发展。对国内外在球形机器人的机构设计、运动学和动力学建模方法以及控制方法等方面的研究进展进行回顾、综述与分析,其中也包括作者所在实验室对BHQ系列球形机器人研究工作的全面回顾;按照驱动方式对球形机器人进行归纳分类,并从运动学建模、动力学建模、开环控制和闭环控制四个方面介绍球形机器人研究的关键技术和发展趋势;最后针对球形机器人的研究进展和发展趋势给出五点结论。
战强李伟
关键词:运动学模型动力学模型控制方法
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