检索结果-南通市图书馆

基于改进A-Star和LM-BZS算法的果园履带机器人路径规划

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

农业机械学报 2024年

作者：张万枝赵威李玉华赵乐俊侯加林朱倩山东农业大学机械与电子工程学院山东省农业装备智能化工程实验室山东省园艺机械与装备重点实验室

针对目前果园机器人在全局路径规划过程中存在规划效率低、规划路径折线段多、折线角度大、作业不稳定等问题，以果园履带机器人为运动学模型，提出一种基于改进A*和低阶多段贝塞尔曲线拼接（Low-order Multi-segment Bezier curve Spli... 详细信息

针对目前果园机器人在全局路径规划过程中存在规划效率低、规划路径折线段多、折线角度大、作业不稳定等问题，以果园履带机器人为运动学模型，提出一种基于改进A*和低阶多段贝塞尔曲线拼接（Low-order Multi-segment Bezier curve Splicing，LM-BZS）算法的路径规划方法。首先，根据先验地图获取果园环境信息，将果树和障碍物视作不可通行区域，并结合机器人本体尺寸，对不可通行区域进行膨胀拟合处理；然后，利用改进A*算法搜索路径，对初步生成路径进行树行节点调整；最后，采用LM-BZS算法对调整后的路径点进行优化处理，生成符合果园履带机器人作业要求的行驶路径。仿真试验结果表明，相较于传统A*算法，本文所提出的改进算法在无障碍和有障碍环境中，路径规划时间分别减少76.75%、86.40%，评估节点数量分别减少36.68%、39.37%；经LM-BZS算法优化所得路径在无障碍环境中，相较于传统A*算法和高阶贝塞尔曲线算法，平均曲率分别降低45.81%、18.94%；在有障碍环境中平均曲率分别降低56.98%、27.81%。场地试验结果表明，果园履带机器人在对本文算法生成路径进行跟踪行驶时，在无障碍和有障碍环境中，最大横向误差分别为0.428、0.491m，平均横向误差分别为0.232、0.276m，平均航向偏差分别为11.06°、13.76°，符合果园履带机器人自主行驶条件。

关键词：果园履带机器人改进A 算法路径规划贝塞尔曲线路径优化

基于支重轮-履带-地面多体耦合的履带机器人动态响应研究

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

工程设计学报 2024年

作者：宋佳琪张宏王景宇殷国珠太原科技大学机械工程学院

支重轮-履带-地面多体耦合接触系统是研究履带机器人行驶平顺性的重要环节，以单侧五支重轮履带机器人为研究对象，在考虑非线性悬挂模型以及履带滤波路面激励的基础上,建立车辆振动理论估算模型。基于履带机器人在不同等级路面及不同... 详细信息

支重轮-履带-地面多体耦合接触系统是研究履带机器人行驶平顺性的重要环节，以单侧五支重轮履带机器人为研究对象，在考虑非线性悬挂模型以及履带滤波路面激励的基础上,建立车辆振动理论估算模型。基于履带机器人在不同等级路面及不同车速工况下的虚拟仿真实验，利用均方根值定量分析了行驶速度、路面激励对车体及支重轮垂向振动的影响。最后通过外路试验对理论模型和仿真模型进行验证。结果表明：随着行驶速度和路面不平度的增大，车体垂向振动近似呈线性增大，履带对路面激励有滤波作用，车体质心及第一、第三、第五支重轮的Z向激励对路面的激励最为敏感，车体垂向加速度功率谱密度峰值在19Hz左右处最大。由于第五支重轮靠近驱动段，履带与主动轮啮合产生的多边形效应使其垂向振动相对于其他支重轮偏大。通过理论、仿真及外路试验为履带机器人在不同路况下的响应特性研究提供了方法支撑。

关键词：履带机器人多体耦合支重轮垂向振动响应特性

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

一种履带机器人路径跟踪控制优化算法研究

控制工程 2024年

作者：谌昌强信阳农林学院信息工程学院

常规机器人路径跟踪控制方法多采用神经网络反步法，缺少对路径目标值的优化，使得机器人航向控制偏差较大。为此，提出基于动态分解多目标粒子群优化的履带机器人路径跟踪控制。根据履带机器人在运动过程中的动态特性，计算运动偏差值... 详细信息

常规机器人路径跟踪控制方法多采用神经网络反步法，缺少对路径目标值的优化，使得机器人航向控制偏差较大。为此，提出基于动态分解多目标粒子群优化的履带机器人路径跟踪控制。根据履带机器人在运动过程中的动态特性，计算运动偏差值，通过构建行驶方向矢量场，引入位置信息约束，求取路径跟踪目标值，基于此，采用动态分解多目标粒子群优化算法对路径目标值进行优化，以路径采样误差最小为原则，利用粒子预测控制策略实现对机器人路径跟踪的控制。仿真对比实验结果表明，所提方法控制的机器人在0.2s时到达预设路径，所提方法的控制偏差较小，对于机器人的航向误差始终控制在0.2以下，具有良好的路径跟踪控制效果。

关键词：动态分解多目标粒子群优化履带机器人路径跟踪控制偏差

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

考虑履带机器人转向特性的全局路径规划

湖北工业大学学报 2024年第2期39卷 57-62页

作者：魏琼郭川张道德李奕刘伟恒湖北工业大学机械工程学院湖北武汉430068

针对传统A星路径规划算法忽略车辆转向过程,导致规划路径行程时间较长的问题,提出了考虑履带车转向特性的改进A星算法。首先,扩大A星算法的搜索邻域,提高转向角的灵活度。其次,分析考虑履带车的转向特性,将转向时间加入到代价函数中,建... 详细信息

针对传统A星路径规划算法忽略车辆转向过程,导致规划路径行程时间较长的问题,提出了考虑履带车转向特性的改进A星算法。首先,扩大A星算法的搜索邻域,提高转向角的灵活度。其次,分析考虑履带车的转向特性,将转向时间加入到代价函数中,建立以时间最短为目标的代价函数,缩短履带车的行程时间。最后,构建删除冗余节点和新增优化节点的规则,改善路径的平滑性使规划的路径进一步优化。通过Matlab仿真和实车实验进行研究,研究结果表明:改进算法在路径长度、转向次数和行驶时间方面都有了减少,规划的路径要优于传统A星算法和对比文献算法。改进A星算法能有效提高所规划路径的质量,提升履带机器人的自主巡航能力和智能化水平。

关键词：履带机器人路径规划 A星算法转向特性

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于深度强化学习的履带机器人摆臂控制方法

系统仿真学报 2024年第2期36卷 405-414页

作者：潘海南陈柏良黄开宏任君凯程创卢惠民张辉国防科技大学智能科学学院湖南长沙410073

摆臂式履带机器人具有一定的地形适应能力,实现摆臂的自主控制对提升机器人在复杂环境中的智能化作业水平具有重要意义。结合专家越障知识和技术指标对机器人的摆臂控制问题进行马尔可夫决策过程(Markov decision process,MDP)建模,基... 详细信息

摆臂式履带机器人具有一定的地形适应能力,实现摆臂的自主控制对提升机器人在复杂环境中的智能化作业水平具有重要意义。结合专家越障知识和技术指标对机器人的摆臂控制问题进行马尔可夫决策过程(Markov decision process,MDP)建模,基于物理仿真引擎Pymunk搭建了越障训练的仿真环境;提出一种基于D3QN(dueling double DQN)网络模型的深度强化学习摆臂控制算法,以地形信息与机器人状态为输入,以机器人前后四摆臂转角为输出,能够实现挑战性地形下履带机器人摆臂的自学习控制。在Gazebo三维仿真环境中将算法学得的控制策略与人工操纵进行了对比实验,结果表明:所提算法相对人工操纵具有更加高效的复杂地形通行能力。

关键词：履带机器人摆臂自主控制自主越障深度强化学习机器人操作

同方期刊数据库博看期刊评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

履带机器人的轨迹规划与控制算法设计与实现

履带机器人的轨迹规划与控制算法设计与实现

作者：丁乐南京理工大学

学位级别：硕士

移动机器人作为机器人研究领域的一个重要分支,履带式移动机器人相对于轮式移动机器人和腿式移动机器人的优势在于履带式移动机器人具有独特的机械结构,可适应更为复杂的地面环境,广泛应用于各个领域。本文针对履带机器人,从轨迹规划和... 详细信息

移动机器人作为机器人研究领域的一个重要分支,履带式移动机器人相对于轮式移动机器人和腿式移动机器人的优势在于履带式移动机器人具有独特的机械结构,可适应更为复杂的地面环境,广泛应用于各个领域。本文针对履带机器人,从轨迹规划和运动控制算法两方面开展相关的研究工作,本文的主要研究内容如下:首先,对履带机器人的控制系统进行了总体设计,并对工控机、雷达模块等关键部件进行选型。然后,对履带机器人的轨迹规划算法进行研究,在建立履带机器人离散预测模型的基础上,提出了基于障碍物斥力场的轨迹规划及优化算法。本文根据履带机器人底盘的驱动方式,进行运动学建模,建立了机器人的离散预测模型,并根据履带机器人的硬件限制设置模型预测控制的约束条件。接着,采用B样条曲线对JPS规划的最短路径进行平滑,生成一条易于跟踪的轨迹。对于跟踪过程中遇到的障碍物,本文建立了基于障碍物斥力场的避障功能函数,并对MPC的目标函数及约束进行改进。在此基础上增加了动态障碍物轨迹预测模型,对行驶中遇到的障碍物进行避让,提高机器人行驶过程中的安全性。其次,针对履带机器人控制系统,在建立履带机器人控制系统Hammerstein-Wiener模型的基础上,设计了基于PSO-ADRC的控制器,并提出了一个结合对数螺旋更新粒子位置的控制器参数整定方法。仿真结果表明改进后的参数整定方法,提高了ADRC参数收敛的速度并获得了更高的收敛精度。最后,对履带机器人的软硬件进行设计,并开展了测试实验。实验结果表明本文提出的算法具有良好的可行性。

关键词：履带机器人模型预测控制 Hammerstein-Wiener模型自抗扰控制 PSO算法

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

履带机器人路径跟随优化控制方法研究

履带机器人路径跟随优化控制方法研究

作者：刘佳林安徽农业大学

学位级别：硕士

具有自主导航能力的农业机器人可以代替人在不同的作业环境中进行生产劳作,提高生产效率,降低劳动强度,在智慧农业发展进程中发挥着重要作用。精确的路径跟随能力是对诸多农业机器人的基本要求。然而,农业机器人由于作业任务、作业区域... 详细信息

具有自主导航能力的农业机器人可以代替人在不同的作业环境中进行生产劳作,提高生产效率,降低劳动强度,在智慧农业发展进程中发挥着重要作用。精确的路径跟随能力是对诸多农业机器人的基本要求。然而,农业机器人由于作业任务、作业区域、地理环境等因素,工作路径复杂多变,依赖传统控制理论设计出的控制器难以取得精确的控制效果,需要提高控制方法对环境的适应能力和优化能力,实现对复杂多变路径的精确跟随。本文以履带机器人为研究对象,重点研究了履带机器人跟随复杂参考路径的优化控制方法,论文主要内容如下:(1)针对履带机器人理论运动学模型与实际模型参数失配的问题,通过设计不同半径的转向实验,基于线性拟合,得到履带机器人两侧履带实际线速度与理论线速度之间的函数关系,并推导出局部坐标系下的位姿误差微分方程。(2)根据履带机器人的位姿误差微分方程设计了基于线性二次型调节器(LQR)的路径跟随控制器。LQR控制器中的权重矩阵是影响跟随效果的重要因素之一,针对人工整定权重矩阵较为复杂的问题,利用粒子群优化算法(PSO)优化权重矩阵,设计了PSO-LQR控制器,并将路径曲率信息作为PSO-LQR控制器的前馈补偿以提高跟随精度。该控制器跟随双U形参考路径时,跟随误差均方根、航向角误差均方根为0.1039m、0.0112rad;跟随螺旋形参考路径时,跟随误差均方根、航向角误差均方根为0.0815m、0.0113rad;对比未优化的LQR控制器,曲率前馈-PSO-LQR控制器有更高的跟随精度。(3)考虑履带机器人执行机构的约束条件,设计了基于模型预测控制(MPC)的路径跟随控制器。针对经典MPC控制器缺乏动态优化性能指标函数能力的问题,引入动态调整权重矩阵的模糊决策方法,设计在线优化性能指标函数的Fuzzy-MPC控制器。该控制器跟随双U形参考路径时,跟随误差均方根、航向角误差均方根为0.0070m、0.0073rad;跟随螺旋形参考路径时,Fuzzy-MPC控制器的跟随误差均方根、航向角误差均方根为0.0188m、0.0074rad;Fuzzy-MPC控制器的跟随精度较MPC、PID控制器更加精确。本文针对农业机器人传统的路径跟随控制方法对环境适应能力不强的问题,提出了针对路径跟随控制器的优化控制方法,提高了其对于复杂路径的控制精度,为解决农业机器人精确控制问题提供了参考方法。

关键词：农业机械履带机器人路径跟随线性二次型调节器模型预测控制

海岸带履带机器人底盘参数优化与行驶仿真分析

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

制造业自动化 2022年第12期44卷 85-90页

作者：郭进宝周悦郭威孙洪鸣吴凯上海海洋大学工程学院上海201306 中国科学院深海科学与工程研究所三亚57200

针对大范围移动考察、多点位作业的需求,提出一种海岸带履带机器人。为提高履带机器人的行驶性能,基于其转向运动学,展开履带地面力学性能研究,并建立转向阻力矩与底盘、地质沉积物参数关系的数学模型,采用遍历求解思想解决履带机器人... 详细信息

针对大范围移动考察、多点位作业的需求,提出一种海岸带履带机器人。为提高履带机器人的行驶性能,基于其转向运动学,展开履带地面力学性能研究,并建立转向阻力矩与底盘、地质沉积物参数关系的数学模型,采用遍历求解思想解决履带机器人底盘参数优化问题;利用Recur Dyn建立履带机器人多体动力学模型,展开淤泥、黏土地质、速度以及转向方式对其行驶性能的影响研究,获得履带机器人工作时行驶速度、质心纵向位移、横向偏移、俯仰角、纵向加速度以及轨迹曲线。结果显示:当履带接地长度、宽度以及中心距分别为0.9m、0.18m、0.79m时,履带机器人切边转向最小阻力矩为390.05N·m;同黏土地质相比,履带机器人在淤泥地质上要严格控制行驶速度,且采取切边转向方式,其行驶性能较好。开展海岸带地质特殊力学载荷下的履带机器人多种工况下的行驶性能研究,分析其行驶性能,可为实际海岸带履带机器人的结构设计优化、以及轨迹控制研究奠定基础。

关键词：海岸带履带机器人地面力学动力学行驶性能

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

履带机器人的模糊PID的轨迹跟踪控制研究

安徽电子信息职业技术学院学报 2023年第2期22卷 25-28页

作者：李郑涛方庆山安徽电子信息职业技术学院电子工程学院安徽蚌埠233000

履带机器人运行环境复杂,运动轨迹具有多变量、非线性等特点,难以建立精确模型。基于履带机器人的运动学模型,设计了履带机器人行驶过程中的位姿误差控制器,将实时角速度与期望角速度差值及差值变化率作为系统输入,由模糊PID控制器实时... 详细信息

履带机器人运行环境复杂,运动轨迹具有多变量、非线性等特点,难以建立精确模型。基于履带机器人的运动学模型,设计了履带机器人行驶过程中的位姿误差控制器,将实时角速度与期望角速度差值及差值变化率作为系统输入,由模糊PID控制器实时输出信号,控制履带机器人的驱动电机角速度。仿真结果表明,在低速环境下,该控制器对于履带机器人轨迹跟踪的响应速度快,稳定性较好。

关键词：履带机器人轨迹跟踪模糊PID 位姿误差