摘要：针对现有的群体机器人平台存在着仅能用于验证控制方法、安装困难、接线和调试繁琐等问题,基于一体化成型思想,设计开发了一款能够方便地安装、维护和构建的一体化成型机器人,组成群体机器人平台,并且在所设计的群体机器人平台上应用最优交互避碰算法,进行了实验。实验结果表明:机器人在执行任务过程中避免了碰撞,并且每一个机器人的最终位置和预定位置误差在20 cm以内(机器人尺寸大小)。这表明所设计的机器人实现了设计要求,能够降低大规模维护的人力成本,具有现实意义。

摘要：针对在近海环境下,利用“以机代人”进行自主特种作业的实际需求,设计研发模块化可重构水下机器人,并提出一种基于领航者-虚拟结构的编队策略。首先针对几种不同的典型水下作业任务,依据重构方案设计异构水下机器集群;然后根据水平面三自由度运动学和动力学方程,推导水下机器人集群的动态误差模型;针对路径已知的集群编队问题提出领航者-虚拟结构策略,其中跟随者水下机器人采用基于通信时延补偿的滑模控制器进行跟踪。结果表明,该控制策略可以快速形成队形且轨迹误差小于5%。最后应用3种已开发完成的水下机器人,在可视化仿真平台中进行实验验证,证明该异构水下机器人集群编队方法合理高效。

摘要：针对自行研制的微型自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV),提出一种基于准滑动模态的滑模变结构控制方法,以实现快速、精确的三维轨迹跟踪。首先建立微型AUV的动力学模型,并基于准滑动模态设计轨迹跟踪控制器,通过Lyapunov稳定性理论对控制器的控制效果进行验证。最后在Matlab环境中对微型AUV三维轨迹跟踪进行仿真验证,结果表明所设计的滑模控制器控制效果精度较高、响应较快,能够有效地实现水下三维空间的轨迹跟踪控制。

摘要：空间站机械臂是空间站的关键技术之一.针对太空环境中,其操纵复杂度高、操作难度大、交互效率低、限制多和天地大时延等实际问题,设计了面向空间机械臂的遥操作人机交互系统.提出并优化了一种基于Kinect相机的手势识别算法,通过骨骼跟踪与深度信息处理分类并加工识别图像,为操作者提供反馈;结合仿真软件设计了机械臂遥操作控制方案,配置微重力虚拟现实环境;结合模型预测控制,提出了一种基于状态预报的遥操作时延控制方案.仿真实验验证表明,该方法利用手势交互的视觉反馈与虚拟状态预测,可引导操作者在微重力下控制机械臂抓取并移动物体,实现人在回路的空间机械臂遥操作控制,有效降低了时延.

摘要：空间机械臂是广泛应用于空间探索与实验的重要机电设备,柔顺抓捕技术为其执行主要任务的基础。空间机械臂柔顺抓捕技术主要分为结构设计与控制方法两个方面。首先介绍了目前已成功应用的空间机械臂末端执行器系统,分析了其结构与抓捕原理特点,说明了相应优势与不足,并给出结构优化的合理建议。然后介绍柔顺抓捕的控制方法在空间任务以及部分非空间任务中的成功应用,比较了其特性与优劣,归纳出优化的空间机械臂柔顺抓捕控制策略。本研究期望为空间机械臂柔顺抓捕技术的研究提供思路。

摘要：为助力水产养殖现代化发展,针对渔业环境检测和水生物监视需求,设计了一款便携式水下机器人。首先提出了总体结构设计方案,在确立便携式水下机器人整体外形的基础上,对耐压舱体进行模块化设计,同时完成动力执行机构的布局与具体器件选择;然后考虑机器人在水产养殖中的实际需求,搭建了以STM32为核心的电控系统,旨在实现各项水质参数检测和水生物的生长状况监视;最后在完成了样机可靠性验证实验及推进器的推力性能测试的基础上,对渔情监视作业任务进行了视景展示。该机器人制造和使用成本低、操作简单,对渔业智能装备的技术创新具有一定参考意义。