基于任务驱动的传感器指示交接研究

针对传感器指示交接技术中指示对象难以确定的问题,根据指示交接的实际过程,研究了基于任务驱动的传感器指示交接,详细阐述了指示交接任务的产生和执行,包括对任务进行数学描述和分类、分解;提出了基于协作任务优先级英式拍卖协议的协作/协调机制,完成了不同协作任务竞争相同传感器资源出现冲突时的冲突消解,解决了多传感器指示交接中“指示谁”的问题;实例分析表明,该方法合理、有效,为对指示交接的深入研究奠定了基础。     

基于ARINC739规范的控制显示组件仿真系统研究

通过对ARINC739规范的研究,利用接口仿真技术设计了具有真实航电组件接口特性和外形的多功能控制显示组件仿真系统;系统设计使用面向对象的设计语言,建立了符合ARINC739规范通信接口模型,解决了页面系统生成、协议故障注入等关键问题;仿真结果表明,仿真系统可以完成与其他飞机系统的数据交互和显示,协议故障注入功能对于测试其他仿真组件的故障处理功能有较大帮助。     

基于无线传感器网络的机器人高精度定位系统

机器人的定位在运动控制系统和任务执行环节起着至关重要的作用,为了提高机器人在特殊环境中作业的定位精度,设计了一种基于无线传感器网络的机器人高精度定位系统。在微处理器ATmega1280的硬件平台上采用芯片NanoPAN5375接收信号强度指示(RSSI)进行测距定位,并利用对称双边双路测距和极大似然估计算法大大提高了定位精度;同时,使用基于轮询的时分多址接入协议和表驱动簇路由协议,解决了多机器人协同作业定位问题,并使系统在网络性能设计上得到了平衡;通过在60 m×60 m区域内的实验表明,该系统工作稳定可靠,测量的相对定位误差小于0.25 m,具有较高的定位精度,适用于机器人在矿井搜救、核泄漏检测和火山探索等特殊环境下的定位需要。     

蛙人协作中的水下无线光通信邻居发现方法

针对蛙人在水下协作执行任务时保持良好通信的需求,研究采用无线光通信技术的节点邻居发现方法。由于光束具有方向性,为了保证邻居发现效果,基于无线光水下传播特性设计半球形通信节点结构,通过成对使用的方式完成对蛙人周围三维空间的覆盖。在半球形节点结构基础上研究采用握手交互信息帧的邻居发现协议,通过发光二极管(LED)逐向扫描发送交互信息的方式,可以不依靠外部定位信息发现相邻蛙人节点。针对蛙人在运动状态下通信链路容易发生中断的问题,研究通信链路的跟踪保持方法。仿真结果表明,在合理选择节点结构参数的情况下,邻居发现方法能有效发现邻居节点,建立通信链路,跟踪保持方法也能显著降低通信链路的中断次数。     

基于Ad Hoc网络的多机器人通信协议改进

Ad Hoc自组网解决了多机器人系统中网络拓扑结构动态变化和数据报文多跳转发的通信问题,决定节点能耗、最优路由和网络信息延迟等网络性能,是多机器人系统网络常用的通信方式。其中AODV协议能较好的在Ad Hoc自组网中适用,但由于多机器人系统中网络拓扑动态变化,传统的AODV协议的网络节点负载情况以及选择路由的准确性方面存在着一定缺陷。在AODV协议基础上,采用负载均衡算法的方式,对路由代价进行优化,以便更好的解决网络节点不均衡、出现拥塞时选路不准确的问题,更好的实现均衡节点能耗、优化路由以及减少网络信息延迟的目标。以NS2为网络仿真平台进行仿真,并对结果进行分析得,与AODV协议相比,改进之后的路由协议的提高了分组投递率、降低了平均端到端时延以及相对路由开销。     

基于发布订阅的分布式监控主动消息交互研究

针对分布式调度监控系统的客户服务器处理效率不高的问题,利用发布订阅消息通信技术,结合公共信息模型,提出了一种分布式监控主动消息交互的新方法。对量测类信息流和控制类信息流进行了实时交互接口设计,融入JMS消息服务器消息主题和发布订阅传输交互模式。该方法在工程中进行了应用,以石德线为算例,进行模拟量和状态量信息的交互实验,完成了单点和多点信息的交互传输,实现了实时变位信息向监控画面的主动即时传输,为分布式调度监控处理提供了一种新的高效实现方法。     

一种智能寻迹与搬运机器人的控制设计

本设计使用单片机对机器人进行寻迹和搬运控制。采用传感器识别路径和待搬运工件,按照不同的优先级别,由单片机发出脉冲信号,控制舵机速度与方向,完成抓取、转运工件的任务。该系统设计简单,实用可靠,具有良好的开放性与扩展性。     

基于遗传算法的变电站巡检机器人任务路径规划方法研究

近年来,随着变电站巡检机器人在变电站中的广泛使用,巡检机器人路径规划问题越来越成为亟待解决的问题。巡检机器人在已知的拓扑地图中标记了待执行巡检任务的停靠点,不同任务需要从初始点出发经过不同的一系列停靠点再返回初始点,如何规划路径是机器人面临的问题。首先分析了路径规划面临的问题,然后通过分析拓扑地图的特征,对地图进行等价简化,再对问题进行建模使用遗传算法求解巡检任务路径规划的近似最优解。通过仿真实验证明,提出的基于遗传算法的路径规划方法是可行有效的,为变电站巡检机器人任务路径规划提供了一种有效方法。     

无人机通用指控平台设计与实现

现有不同型号无人机的数据协议格式差别较大,无人机指挥控制系统与无人机紧密耦合,针对不同机种要开发不同的指控系统,系统的通用性较差,开发、培训成本高,且无法满足未来多无人机协同作业的任务需求。因此,设计开发一套具有较高通用性的无人机指控系统,通过对异构的无人机测控数据进行通用化处理,形成具有较强可扩展性的无人机标准数据协议,用以消除不同无人机与指控系统之间的差异性,同时最大限度的保证指控平台的可扩展能力。     

蒸汽发生器检测机器人运动分析与控制实现

在核电站蒸汽发生器复杂环境下,为准确控制机器人完成管板检测任务,提出了一种基于STM8处理器的爬壁机器人运动控制方法。针对机器人两个不同轴线驱动轮的结构特点,运用运动学理论建立了机器人运动方程,分析了机器人的运动特性。设计了爬壁机器人硬件控制电路,为提高机器人的控制精度,采用了位置环,速度环和电流环三环PID软件控制策略。最后,对此控制方法进行了相关实验验证。实验结果表明,爬壁机器人控制电路设计合理可靠,三环PID算法实现了较好的运动效果,满足设计要求。     

基于Socket通信的工业机器人监控系统研究

针对Epson-G6和Staubli-TX90工业机器人,研究一种基于Socket通信的工业机器人监控系统。系统分为本地监控端和Web远程监控端。基于TCP协议和Socket通信技术,编写了机器人控制器服务端程序和MFC类库开发的客户端程序,客户端分为通讯功能模块,末端坐标轨迹存储模块和基于OpenGL类库的运动姿态展现模块。在此基础上, 基于J2EE架构和WebSocket通信协议编写了Web远程监控端程序,分为用户管理模块和实时监控模块。系统实现了机器人末端坐标轨迹的采集并远程存储至PostgreSQL数据库,同时通过逆运动学计算展现了机器人三维运动姿态,并在Web页面以动态曲线方式监控机器人的末端坐标轨迹。     

A Genetic Programming-Based Low-Level Instructions Robot for Realtimebattle

RealTimeBattle is an environment in which robots controlled by programs fight each other. Programs control the simulated robots using low-level messages (e.g., turn radar, accelerate). Unlike other tools like Robocode, each of these robots can be developed using different programming languages. Our purpose is to generate, without human programming or other intervention, a robot that is highly competitive in RealTimeBattle. To that end, we implemented an Evolutionary Computation technique: Genetic Programming. The robot controllers created in the course of the experiments exhibit several different and effective combat strategies such as avoidance, sniping, encircling and shooting. To further improve their performance, we propose a function-set that includes short-term memory mechanisms, which allowed us to evolve a robot that is superior to all of the rivals used for its training. The robot was also tested in a bout with the winner of the previous “RealTimeBattle Championship”, which it won. Finally, our robot was tested in a multi-robot battle arena, with five simultaneous opponents, and obtained the best results among the contenders.     

液压驱动型四足机器人电液伺服控制系统仿真建模与实验分析

复杂的作业环境和艰巨的作业任务使液压驱动型四足机器人对其伺服系统的精度、速度和力量均比一般机器人在普通情况下有更高的要求。为掌握液压驱动型四足机器人在多种路况下行走时各液压缸的受力情况以及液压系统内流量、压力的变化情况,需要对其虚拟样机进行机械动力系统和液压伺服系统的联合仿真,定性分析电液伺服系统位置、速度等被控对象的特性,并分析PID控制器在四足机器人伺服控制方面的特性与不足。针对传统控制算法在四足机器人控制存在的短板问题,设计了一种非对称前馈补偿模糊自适应PID算法,并利用物理样机进行了实际验证。实验结果为四足机器人电液伺服控制系统硬件、软件和控制算法的设计与优化指明了方向,还为研究四足机器人平稳步态控制策略提供了决策依据和数据支持。     

水冷壁磨损检测机器人控制系统的设计与研究

设计以磁吸附履带式爬壁检测机器人为载体,采用上下位机相结合的控制系统。提出了一种下位机基于STM32单片机的爬壁机器人控制系统的设计方案,配备超声波无损检测技术和其他传感器,用于实现流化床锅炉水冷壁磨损检测机器人的运动控制、管壁检测数据采集,并且基于Visual Studio 2010平台创建人机交互界面,实现与下位机的数据传输以及后续数据处理。实验证明,该设计自动化程度高,运动稳定可靠,上下位机能实时通讯,有效提高检测效率,具有较高的智能化水平。     

机器人控制系统串口模块的形式化验证

随着机器人应用在越来越多的领域,人们对其安全性的要求越来越高,作为机器人的核心,控制系统设计的可靠性对整个系统的安全至关重要。针对一种模块化设计的机器人控制系统架构,利用xMAS(eXecutable MicroArchitecture Specification,可执行微架构描述)模型在定理证明器ACL2中对其功能正确性进行验证,由于xMAS模型在ACL2中的形式化工作并不完全,首先补充和改进了xMAS在ACL2中的形式化工作,然后对该机器人控制系统中的串口模块建立xMAS模型,提取关键属性并进行验证。本文将xMAS模型和定理证明器ACL2相结合,可以很好地解决机器人控制系统的验证问题,为机器人控制系统的形式化验证提供一个有效的方法参考。     

Cooperative acceleration of task performance: Foraging behavior of interacting multi-robots system

We study the effectiveness of cooperative behavior in a society of interacting agents. After reviewing the problem and defining the concept of swarm intelligence, we examine collective behavior of many-body active clusters through a task to gather pucks in the field. In this study, we used a robot with a simple structure which has a driving system and the simplest interacting means; a light and some sensors. The effectiveness of group behavior was studied under various (homogeneous, localized) puck distributions with real experiment, simulation, and analysis. To evaluate the efficiency of group behavior, we examined the scaling relation between the task completion time and the number of robots, and the relation between the interaction period and the efficiency of group. We found that a cooperation between agents by a simple interaction is very efficient in enhancing the performance of the group compared with independent individuals.     

基于PSO算法的RoboCup2D机器人研究

对机器人体系结构、动作学习及行为的组织方式进行了研究,以演化计算为基本方法,以RoboCup2D为平台,设计了基于PSO算法的足球机器人的体系结构,解决感知、动作、和规划问题;在训练环境下,形成感知规则,优化感知相关参数,得到对信息高效快速的感知方法,并根据指定的粒度、功能、参数,对RoboCup2D机器人的原子动作进行了组合优化,得到一组带参数和执行效果描述的粒子动作;最后在赛场环境和任务驱动下,搜索粒子动作并进行组织规划,得到完成特定任务的机器人行为;RoboCup2D仿真实验表明,演化计算方法不仅能利用原子动作进行组合优化,得到适应于不同条件的粒子动作,而且能通过其在线搜索粒子动作,动态组成机器人行为;基于演化计算的足球机器人能更好地完成跑位、截球、带球、传球等任务,具有更强的适应性。     

基于双目视觉的大型高反光构件测量系统

为满足大型高反光构件的原位高效高精度测量,提出了一种基于双目视觉配合工业机器人的测量系统.该系统通过目标检测可以准确分割出视觉标志点所在的感兴趣区域,有效减少高反光表面造成的误提取,提高双目视觉测量系统的鲁棒性和测量效率.同时通过控制工业机器人末端运动,完成多位姿下对整个构件的测量,再通过多位姿间坐标转换关系将不同位姿...     

On the Criticality of Adaptive Boolean Network Robots

Systems poised at a dynamical critical regime, between order and disorder, have been shown capable of exhibiting complex dynamics that balance robustness to external perturbations and rich repertoires of responses to inputs. This property has been exploited in artificial network classifiers, and preliminary results have also been attained in the context of robots controlled by Boolean networks. In this work, we investigate the role of dynamical criticality in robots undergoing online adaptation, i.e., robots that adapt some of their internal parameters to improve a performance metric over time during their activity. We study the behavior of robots controlled by random Boolean networks, which are either adapted in their coupling with robot sensors and actuators or in their structure or both. We observe that robots controlled by critical random Boolean networks have higher average and maximum performance than that of robots controlled by ordered and disordered nets. Notably, in general, adaptation by change of couplings produces robots with slightly higher performance than those adapted by changing their structure. Moreover, we observe that when adapted in their structure, ordered networks tend to move to the critical dynamical regime. These results provide further support to the conjecture that critical regimes favor adaptation and indicate the advantage of calibrating robot control systems at dynamical critical states.