An automated vane shear test tool for environmental monitoring with unmanned ground vehicles

The present work describes the development of a novel robotic vane shear test tool for characterization of soil parameters with high precision and accuracy. The tool automates industrial standards for testing procedures. The proposed system is capable of performing high resolution torque measurements, which are then used to estimate the shear strength of the soil. The design of the instrument and its advantages over traditional manual instruments are discussed, after which error sources, calibration, and test procedures are described. The developed tool was successfully validated against high-end commercial equipment. The built unit was employed for characterizing mine waste in a laboratory setting and also deployed in the field on board an Unmanned Ground Vehicle for remote soil characterization.     

简单柔性机械臂的构造性逆动力学方法

本文提出了适于简单柔性机械臂的一种基于谱分析的构造性逆动力学方法。数值模拟和实验结果表明，这种方法提供的开环输入力矩，不仅可以实现机械臂特定的刚体转动，而且可以有效地减弱柔性对机械臂精确定位的影响。     

机器人通过奇点的运动学逆问题的数值解法

机器人在完成其规划动作时,常可能要通过其运动链的奇点,这时求解其运动学逆问题的通用算法遇到本质的困难,本文给出了一种算法,它可以成功地克服这个困难。文中还给出了计算实例。     

变长度弹性伸缩腿双足机器人动力学与控制

研究了半被动双足机器人的平面稳定行走的控制问题．基于弹簧质点模型，采用拉格朗日方法分别得到双足机器人单支撑阶段与双支撑阶段的动力学方程，对机器人系统的动力学方程求得周期解．应用非线性系统状态反馈线性化理论，在双足机器人的单支撑阶段和双支撑阶段中，通过控制双足机器人的腿长度，实现稳定的周期行走．在理论分析的基础上，对控制算法进行了仿真与研究．结果表明：在周期行走过程中，文中采用的变长度控制算法可以使双足机器人克服外界的干扰，并具有较强的抗干扰性．     

一类关节型机器人操作手的迭代学习控制

针对一类机器人操作手，提出了一种设计机器人操作手迭代学习控制的新方法，与其它现有的迭代学习控制方法相比较，当折合到机器人操作手关节轴上的驱动装置惯量足够大时，可以用驱动装置的动力学特性参数确定学习增益，克服了传统迭代学习控制方法由多次尝试选取学习增益的缺点，增强了实用性。在实际机器人操作手上的实验结果充分表明了新提出方法可获得较高学习速度和控制精度的优越性。     

An adaptive critic neural network for motion control of a wheeled mobile robot

In this paper, we propose a new application of the adaptive critic methodology for the feedback control of wheeled mobile robots, based on a critic signal provided by a neural network (NN). The adaptive critic architecture uses a high-level supervisory NN adaptive critic element (ACE), to generate the reinforcement signal to optimise the associative search element (ASE), which is applied to approximate the non-linear functions of the mobile robot. The proposed tracking controller is derived from Lyapunov stability theory and can guarantee tracking performance and stability. A series of computer simulations have been used to emulate the performance of the proposed solution for a wheeled mobile robot.     

Motion Planning for a Wheeled Robot (Kinematic Approximation)

The motion-planning problem for a wheeled robot is solved in kinematic approximation. The solution is given for robots with one and two steering wheels. The results of solving the problem for a specific system are compared with the results obtained by other authors__________Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 41, No. 2, pp. 91–102, February 2005.     

空间机器人捕获航天器后基于无源性理论的鲁棒镇定控制

研究了漂浮基空间机器人捕获非合作航天器过程对系统产生的冲击效应及其后联合体系统镇定运动的控制问题。为此,利用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法分别获得了捕获前空间机器人及目标航天器的动力学模型;结合动量守恒定律、系统运动几何关系及力的传递规律,分析了捕获过程相互碰撞所产生的冲击效应,建立了捕获完成后两者联合体的系统动力学模型。在此基础上,针对同时存在不确定参数及外部扰动的联合体系统,设计了基于无源性理论的镇定运动神经网络H_∞鲁棒控制算法。本文提出的基于无源性理论设计的鲁棒控制算法具有良好的动态特性及较强的鲁棒性,可快速完成系统的镇定控制,实现轨迹的精确跟踪。系统数值模拟仿真验证了本文控制方案的正确性。     

基于激光雷达数据SVM分类的室内环境识别研究

语义地图构建对移动机器人导航与规划具有重要意义，而环境分类是语义地图构建的核心问题。目前所采用的环境分类方法匹配率较低，已成为语义地图构建所面临的主要问题。对此笔者提出了一种基于支持向量机的分类方法，该方法利用激光雷达数据提取环境几何特征，训练SVM分类器对机器人工作空间模式进行识别，并将所提算法用于室内环境的语义分类。实验结果表明，该分类方法具有较高的识别率，可有效地实现语义地图构建。     

考虑运动受限的履带式移动机器人轨迹跟踪控制

针对履带式移动机器人的轨迹跟踪控制问题进行研究,首先,建立了履带式移动机器人的运动学模型和跟踪误差模型；其次,设计了转速有限时间控制和线速度滑模控制的轨迹跟踪控制律,并给出了考虑运动受限作用下的控制律修正表达式；最后,基于MATLAB对所提控制律进行仿真,对比分析了不考虑运动受限情况下跟踪控制效果;结果表明,设计的跟踪控制律能够实现履带式移动机器人对圆轨迹的有效跟踪,且考虑运动受限作用的控制律更加符合实际;文章研究分析了运动受限作用对于移动机器人轨迹跟踪控制的影响,分析结果对其他移动机器人的运动控制研究具有参考价值。