摘要：针对来流速度固定、存在多个静态漂浮障碍物和动态障碍物的复杂水环境中胸尾鳍协同推进仿生机器鱼的自主避碰问题,提出了一种基于动态避障风险区域(DAR)的路径规划方法。首先,结合所建立的机器鱼水动力学模型,利用扩展卡尔曼滤波法构造沿障碍物运动方向的类椭球形动态避障风险区域,其长轴与障碍物的运动速度成正比,并通过模糊控制方法对卡尔曼滤波过程的噪声方差进行估计,得到该区域的精确边界;其次,结合机器鱼视场内障碍物的位姿与速度,去除同向运动且速度大于机器鱼的无风险障碍物,实时获得动态环境中的避障风险区域集合,进而得到机器鱼可通行时变区域;最后,根据先避近后避多、边界距离最短原则初步确定先转向、后俯仰的空间避碰策略,进而以障碍物作为外界扰动,设计以期望位姿为输入的非线性模型预测控制器,实时优化得到机器鱼的转弯半径、俯仰角和两侧胸鳍相位差等控制参数,驱动机器鱼安全、快速地通过当前障碍物区域。实验结果表明,机器鱼通过多障碍物区域时,与风险区域边界的最小距离为0.15 m,速度最高达0.15 m/s,空间避障速度最高为0.3 m/s,运动机动性较高且运动轨迹比较平滑,验证了所提方法的有效性。

摘要：针对通信拓扑至少含有一个沿迭代轴的联合生成树且同时沿有限时间轴和无限迭代轴切换的情况,文本研究了存在测量受限的连续线性多智能体系统输出一致性迭代学习控制问题.首先,文章采用迭代学习控制方法设计了一种基于跟随者局部信息的分布式输出一致性协议.然后,给出了系统可解输出一致性问题的两个充分性条件,其中之一可使跟随者实时获取迭代学习增益,避免了全局信息对学习增益设计的影响,且保证了算法的分布式实现.接着,利用λ范数理论和圆盘定理严格证明了所设计算法的收敛性.最后,通过实例仿真验证了所得结论的有效性.

摘要：针对存在建模不确定性和外部干扰的机械臂系统,设计了一种结合标称计算力矩控制器和变论域模糊补偿器的复合控制方案,其中利用变论域自适应模糊控制器对建模不确定项进行估计和补偿,利用计算力矩控制器求解标称系统控制力矩。针对伸缩因子设计的自适应律使得变论域自适应模糊控制器在不同时刻适用于状态空间的不同区域,提高了系统的响应速度,大幅减小了系统的稳态跟踪误差,而且跟踪过程平稳柔顺、抖振极小,从而提升了系统的轨迹跟踪性能。仿真结果和实体试验结果均表明所提方法具有有效性。

摘要：针对事件触发下一般线性多智能体系统一致性问题研究中,现有算法多采用静态触发方式、一致性协议设计中存在全局信息、无法实现完全分布式控制的问题,提出一种基于动态事件触发的一致性协议。通过引入时变耦合权重自适应地调整图的标量增益,实现一致性问题的完全分布式求解。针对事件触发控制中需要持续检测触发条件的问题,引入基于个体的状态估计器,用于在触发间隔期内对自身状态进行估计,减少了智能体间的通信次数。基于所选择的Lyapunov函数,设计一种耦合系统状态估计值、测量误差和自适应参数的动态触发函数,显著地减少了系统的触发次数、降低了系统的能耗。数值计算表明所提一致性协议能够实现渐近一致性,且不发生Zeno行为。仿真结果表明所提协议能有效降低系统能耗、节省通信资源。

摘要：针对目前铆接件机器人装配多采用示教再现方式实现,主要应用于固定工况的问题,为满足铆钉数量多、工况多变的铆接件装配需求,提出一种基于几何特征的铆接件精确装配视觉伺服控制方法。首先,通过将相机安装在机器人末端执行器平台,搭建基于机器人的铆接件自主对准的单目视觉系统,完成相机、机器人末端与基坐标系标定;其次,选取铆钉平面初始图像中的4个铆钉圆心作为特征点,以特征点之间的连线构造直线特征,利用直线特征与相机旋转运动间的交互矩阵设计基于线特征的铆接件姿态控制律,使得铆钉与铆钉孔轴线平行,从而保证装配过程中铆接件的相互平行;再次,选取铆钉平面初始图像中的4个铆钉圆心作为特征点,1个铆钉的轮廓作为圆面积特征,利用点特征与相机旋转运动的交互矩阵设计铆接件的姿态补偿项,进而利用点特征和圆面积特征与相机平移运动间的交互矩阵设计与姿态控制律相解耦的位置控制律,实现铆钉与相应铆钉孔轴线的重合。最后,采用六自由度机器人进行铆接件自主对准装配仿真。结果表明,以铆接件内部铆钉固有的图像特征作为控制输入,所设计的控制器能够实现铆接件的自主高精度对准。方法对于工业生产中多点对准装配的工况具有广泛的应用价值。

摘要：针对水中扰流、波浪等外界环境扰动下机器鱼空间运动控制问题,以灵活的3自由度胸鳍推进仿生机器鱼为研究对象,在设定胸鳍最优运动轨迹的基础上,将控制输入简化为拍翼角相位差,并建立仿生机器鱼在扰动条件下的水动力学模型。由于流体运动的复杂性以及机器鱼自身变形对动力学参数的影响,提出了RBF神经网络自适应滑模的机器鱼控制方法,采用RBF神经网络对动力学模型中的不确定项和水流干扰项进行在线逼近,并结合自适应滑模控制器对控制参数进行实时调节,通过李亚普诺夫稳定性定理证明所设计控制器具有渐近稳定性。实验结果表明机器鱼在螺旋下潜运动时,仅在初始阶段具有较大的误差,约8 s后机器鱼的运动轨迹和期望轨迹基本吻合,验证了所述方法的有效性。

摘要：针对复合绝缘子离线检测多采用高压打压实验,很少考虑绝缘子憎水性等级,清洗工作多由人工完成等问题,所以设计了一种复合绝缘子自动清洗及检测系统。该系统主要由清洗模块、检测模块组成,以西门子S7-200PLC为控制器,利用LabVIEW平台编写上位机操作界面,结合工业机器人实现对复合绝缘子的全自动清洗及检测任务。根据谱聚类算法对预处理图像进行分割,以改进的形状因子为基础进行憎水性判定。所设计系统实现了全自动化、标准化作业,代替了高压环境下的人工作业,提高了检测的安全性及有效性,提升了检测效率,具有较高的推广应用价值。

摘要：针对多机器人巡逻中多数算法只利用被访问节点的相邻节点信息,导致平均空闲时间增加的问题,提出了一种基于多步长的分布式巡逻算法。首先,利用无向图对环境进行建模,其中存在路径的2个节点互为邻居,引入重要度刻画节点所在区域的重要程度。其次,设计基于个体机器人的效用函数,其中利用了被访问节点邻居的邻居信息,函数在结合相邻节点空闲时间和重要度的同时,考虑了相邻节点邻居的局部平均空闲时间和节点个数,进而通过比较效用函数来指导个体机器人运动。实验结果表明,该算法在机器人数量逐渐增多时,系统的全局平均空闲时间也逐渐缩短且具有很好的稳定性,相较于其他几种对比算法,该算法更加适用于机器人数量较多时的巡逻任务。

摘要：本文设计了一种具有仿生尾鳍的水下滑翔机器人混合驱动机构,通过内部质量块的平移、旋转、仿生尾鳍的偏置以及外部皮囊的伸缩可实现滑翔机器人的小半径三维螺旋运动。同时,建立了水下滑翔机器鱼的水动力学模型,得到了稳态螺旋运动方程,给出了俯仰调节机构质心位置、尾鳍角、横滚调节机构质心旋转角与转弯半径和垂直速度之间的关系,以及每种稳态螺旋运动所对应的输出变量初值的取值范围。所得结果表明,在俯仰调节、浮力调节、横滚调节和尾鳍驱动的共同作用下,水下滑翔机器鱼可以获得更小的转弯半径,因而机动性更好。所设计的水下滑翔机器鱼在河流和湖泊等环境的水质监测、水下柱形区域取样等领域具有潜在的应用价值。

摘要：针对箱体类金属工件铆接质量难以检测、检测效率及精度低的问题,通过分析半空心铆钉铆接特点,基于机器视觉技术,提出了一种特征融合与机器学习结合的铆接质量检测方法。首先,为了克服铆钉反光及背景噪声和纹理的影响,提出改进的Retinex图像增强算法和多阈值目标分割算法,得到铆钉及镦头等感兴趣区域;其次,为了准确描述缺陷特征,提取目标区域的几何形状及Zernike矩等12维特征向量;最后,设计了基于ELM分类算法实现缺陷的分类。实验结果表明,该方法能够准确检测出铆接质量缺陷,“合格-缺陷”二分类和缺陷多分类检测正确率分别为95.2%和92%,且满足实时在线检测需求。