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分析了两轮自平衡车的总体原理及数学模型,针对单个传感器在两轮平衡车姿态检测中存在的干扰和漂移误差问题,采用互补滤波算法对加速度计和陀螺仪输出的数据进行融合演算,对噪声干扰进行了良好的抑制,提高了输出姿态角的准确性。针对两轮平衡车自平衡控制问题,采用比例、积分、微分控制器,使平衡车的平衡系统得到良好的直立平衡控制。仿真数据和实验结果表明,该方法解决了单个传感器对姿态角测量误差大的问题,达到要求的控制性能。 相似文献
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《实验室研究与探索》2019,(9)
球形全向移动自平衡机器人模型源于倒立摆,是一个典型的多变量、非线性、高阶次、强耦合和静态不稳定系统。对传统飞控系统进行改进,提出一套适用于球形全向移动自平衡机器人的串级PID控制设计方法,完成机器人的定点直立与全向移动等控制任务。通过对机器人的IASMP模型分析,确定机器人内部电机控制参数,使用SimMechanics工具箱建立机器人的动力学模型,并在Simulink中设计控制器的仿真模型,对控制算法进行仿真验证。依据仿真模型设计控制器,并在Ballbot机器人上进行实物验证,结果表明,机器人定点直立过程中各方向欧拉角变化均控制在3°以内,机器人全向移动过程实际航向偏差在2°以内,并能自主完成圆周运动。仿真和实物验证结果证明了机器人的直立控制与运动控制的合理性与有效性,并表现出较强的鲁棒性。 相似文献
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针对自行车在运动过程中因自身不精确的系统模型和外界扰动等因素导致的车体不稳定甚至倾倒的问题，模拟自行车结构，设计了一种前后两轮的自平衡电单车控制系统．该系统采用卡尔曼滤波对MPU6050原始数据进行处理，系统的可行性得到了分析验证．在建立电单车物理模型后，选择位置式PID算法控制舵机，实现了电单车姿态的快速调整，最终使系统能够运行稳定． 相似文献
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王倩颖傅怀梁杨永杰 《南通职业大学学报》2022,(2):76-81
研究了无动量轮双模式前后纵向两轮平衡车的关键技术。针对陀螺仪采集的数据进行滑动滤波与互补滤波,优化得到姿态信息;不采用动量轮,设计程序对舵机和电机进行精确控制,以实现平衡车的动态平衡。实验结果表明,该纵向两轮平衡车姿态解算信息准确,控制决策可行,降低了舵机和电机的耦合关系的影响,在多种路面环境下电磁自主循迹与蓝牙遥控两种模式均可满足自平衡的需求。 相似文献
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《实验室研究与探索》2017,(6):79-83
为提高机器人在特定场地移动的灵活性和沿柱面攀爬的能力,对传统竞赛机器人从移动方式、储能方式、工作方式三方面进行全面改进,设计并制作出一种在特定工作环境下,支持全向移动并兼有沿柱面攀爬的气动型机器人。该机器人采用3个全向轮搭建系统的运动机构,通过优化的坐标变换方式控制3个运动伺服电机,实现平台的全向移动;当运动平台检测到目标柱体时,前置压力开关自动切换运动模式,气动装置推动攀爬机构压紧柱体,机器人进入自动攀爬状态。系统采用了"两主一从"攀爬方式,攀爬速度和精度均达到了预期目标。经过Matlab/Simulink仿真与实物现场测试,全向移动平均方向偏差达0.82°、攀爬高度偏差率达0.68%。实验结果验证了设计的有效性与控制的精准性,对提高竞赛机器人的性能具有一定的参考价值。 相似文献
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基于Kinect的自衡车交互系统通过Kinect摄像头采集人体骨骼追踪数据,将其图像化显示到屏幕上,并识别人体肢体动作或手势,将结果转换为控制命令,通过蓝牙传输到自衡车,实现控制自衡车的前进、后退、转向等功能。将人体姿态识别技术和两轮自衡车结合起来,能够满足复杂环境的人机交互控制的需求,对复杂环境机器人勘探领域具有参考价值。 相似文献
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介绍了一种学生实训运货机器人的设计方案．该机器人的机械结构由底盘行进机构和机械手构成。其底盘行进机构采用四轮对称排列结构形式,两后轮作为驱动轮,分别由不同电机驱动．机械手能完成货物的抓取、提升、释放等多种动作．该机器人以单片机为控制核心、采用PD巡线控制算法进行巡线运行．整个系统具有制作成本低、设计简捷、易于学生动手制作等特点． 相似文献
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《实验室研究与探索》2018,(9)
欠驱动两自由度机器人Pendubot具有较强的非线性和耦合性,通常用于非线性控制和机器人等的教学和科研。Pendubot系统的动力学方程非常抽象和复杂,为了提高课堂教学质量,根据动力学方程采用MATLAB/Simulink建立了Pendubot系统仿真和控制实验,采用线性二次型调节器(LQR)实现了在最高不稳定平衡位置的平衡控制。学生可以自行修改系统的参数,并进行动态仿真和观察结果,实现了理论和实践的结合,增加学生的学习热情,有助于培养学生的动手能力和创新意识。 相似文献
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常娟 《忻州师范专科学校学报》2013,(5):17-19
为了提高群组机器人协作完成任务的能力,采用多Agent的组织特性控制群组机器人系统。个体Agent系统分为通讯管理、信息融合、控制规划和动作执行模块四个控制模块,组群机器人系统分为环境整合层、逻辑分析层、物理基础层和任务执行层四个层面。以完成任务为目的,建立了基于动态角色的多Agent体系结构,灵活实现了机器人个体的自主性和多机器人之间的协作性的需要,为实际开发群组机器人系统提供了理论框架基础。最后通过多机器人围捕仿真实验验证了文章设计系统的可行性和有效性。 相似文献
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基于拉格朗日函数法建立了机器人的动力模型,并基于滑模控制方法设计了机器人的鲁棒控制器,实现了机器人的平衡、转向和行走等控制任务。滑模控制器是一种鲁棒控制方法,当进入滑模态后,控制能够保证机器人在外力干扰和参数变化等情况下依旧保持控制性能。通过MATLAB和ADAMS联合仿真环境,控制器的控制效果得到了验证,证明了所设计的控制方法是可行的,能够达到所要求的控制性能。 相似文献
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现代化的生活离不开交通工具,可我们注意观察的话,就会发现不同的交通工具有着不同的刹车程序。不论哪种交通工具,都离不开运用物理知识控制车速、刹车、停车以满足人们的需要。下面我们来简单分析一下常见交通工具的刹车原理。1自行车的刹车自行车的刹车系统大致可分为轮刹和轴刹两种。轮刹主要是通过橡胶块给车轮边缘增加摩擦力,使车轮减速,达到刹车的目的。轴刹与轮刹的刹车原理类似,是给轮轴一个阻碍力,达到减速的目的。不论哪种刹车方式,都是采用增大摩擦,减小速度的物理原理。另外,刹车把手是一个简单的杠杆系统,运用很小的力就可以通… 相似文献
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沈慧娟 《中国科教创新导刊》2004,(2)
袖珍型机器人的研发已吸引了众多顶级机器人设计师的注意。例如,美国凯斯西储大学以蟑螂为模型开发出一种能同时使用轮和轮腿在不平坦地面上疾走的高机动性机器人;密歇根大学的一个研究小组制造出毛毛虫样的双腿爬墙机器人;麻省理工学院的机器人专家发明了一种能通过配备的简单光传感器进行相互通信的高尔夫球大小的机器人;明尼苏达大学的研究人员开发出两轮、罐头盒状“侦察员”机器人;帕洛阿尔托研究中心发明了一种可通过远程视频控制穿越管道的蛇形绞接机器人……与大型机器人不同,袖珍机器人由于受到尺寸和电池电力的限制,不具备单个较… 相似文献
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《实验室研究与探索》2016,(9):33-37
针对七自由度串联机器人Robai Cyton Gamma 300轨迹规划问题,采用改进遗传算法规划机器人各关节的运动轨迹。利用D-H表示法建立起机器人末端执行器的位姿与参考坐标系之间的齐次变换矩阵,采用遗传算法优化BP神经网络求解机器人的运动学求逆解。利用5次B样条曲线在关节空间构造机器人各关节随时间变化的运动轨迹。在满足运动学约束条件下,对传统遗传算法在编码方式、遗传算子、交叉概率和变异概率等方面进行改进,对机器人各关节运动轨迹进行时间最优规划。运用Matlab对研究进行了仿真实验。结果表明,经改进遗传算法优化后的机器人运动轨迹时间明显缩短,各关节的角速度、加速度和加加速度曲线连续无突变,从而验证了该方法的有效性。 相似文献
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研究目的：四轮独立驱动汽车四个车轮的电机转矩可以正、反向输出,有必要对其底盘集成控制系统进行针对性设计以保证各车轮间的协调运作。集成控制系统一般可以分为上层运动控制器和下层力分配器。对于运动控制器的设计,同类研究一般采用滑模控制方法来处理汽车运动的非线性特征,其中终端滑模控制因具有高的稳态精度和有限时间收敛的特点而成为研究热点。对于力分配器的设计,通常方法不能在保证运算效率的同时考虑到执行器的约束,从而很难应用于实际。本文采用终端滑模控制方法来设计运动控制器,通过分析驾驶员操作行为从而更好地追踪理想的车辆运动目标;并提出一种简单有效的转矩分配控制策略,通过考虑轮胎附着极限从而将运动总力分配至四个车轮上。创新要点：本文创新性地将终端滑模控制应用到底盘集成控制系统以实现车辆纵向、侧向及横摆运动的联合控制;本文提出了一种新颖的转矩分配控制策略,将复杂的有约束控制分配问题分解至若干个简单的无约束分配子问题。研究方法：本文采用分层式协调控制方案（图1）,应用非奇异和全局快速终端滑模控制方法设计运动控制器,提出一种基于伪逆矩阵的有约束转矩分配策略,应用驾驶员最优预瞄加速度模型来描述和分析人-车闭环系统的运动响应,通过MATLAB/Simulink和CarSim的联合仿真对所设计的四轮独立驱动汽车转矩分配方法进行对比验证。所设定的三个仿真工况包括：开环方向盘角阶跃输入（图6、7及表2）、闭环双移线工况（图8–10）和闭环对开路面制动（图11–15）,分别用以测试车辆横摆、侧向及纵向方向上的动力学响应。重要结论：本文提出的基于终端滑模控制的四轮独立驱动汽车转矩分配方法将车辆的稳态转向特性由不足转向转变为中性转向,驾驶员从而? 相似文献