基于量子行为粒子群算法的轮式移动机器人轨迹跟踪方法

    公开(公告)号:CN101436073A

    公开(公告)日:2009-05-20

    申请号:CN200810244453.3

    申请日:2008-12-03

    Applicant: 江南大学

    Abstract: 本发明公开了一种基于量子行为粒子群算法的轮式移动机器人轨迹跟踪方法。该方法首先在运动范围中设定坐标系,建立轮式机器人的运动学模型,利用反演设计方法分解运动学模型,然后通过路径规划生成的轨迹得到参考位姿与实际位姿的误差传递方程,以该方程作为目标函数,利用量子行为粒子群优化算法以较快的速度和较强的全局求解能力求得控制器的参数,而后通过该组参数设计控制器从而保证机器人可以稳定、快速的收敛于目标轨迹,即在有限的时间内使得目标函数值靠近或者小于某个允许的值。本发明解决了轮式移动机器人轨迹跟踪存在的高度非线性和非完整性问题,可以快速的实现轮式移动机器人轨迹跟踪,提高了移动机器人的跟踪控制效果。

    基于二进制量子粒子群算法的移动机器人路径规划方法

    公开(公告)号:CN101387888A

    公开(公告)日:2009-03-18

    申请号:CN200810156869.X

    申请日:2008-09-27

    Applicant: 江南大学

    Abstract: 本发明公开了一种基于二进制量子粒子群算法的移动机器人路径规划方法,特征是包含如下步骤:步骤一:把机器人简化成一个点,并在二维空间内运动,通过视觉系统能感知自己目前的位姿和障碍物的位置;步骤二:将机器人视觉系统感知到的所有障碍物处理成凸多边形;步骤三:将二维空间离散化为一系列的栅格,并对移动机器人在每一个栅格处的八个可能运动方向进行二进制编码;步骤四:定义从起点到目标点的路径的长短为该方法需要求解的目标函数;步骤五:针对机器人路径规划问题的离散特征,利用二进制量子粒子群算法对步骤四中的目标函数进行全局优化以得到最优的移动机器人路径。本发明具有过程简单、容易实现、鲁棒性好、求解效率高等优点。

    柔顺性的异形弹性波纹管的人工肌肉

    公开(公告)号:CN101224580A

    公开(公告)日:2008-07-23

    申请号:CN200710019601.7

    申请日:2007-01-18

    Applicant: 江南大学

    Inventor: 章军 须文波 吕兵

    Abstract: 本发明涉及柔顺性的异形弹性波纹管的人工肌肉,属于机器人、机器和机床的应用技术领域。本发明的特征有:采用左右对称的双圆锥形的异形弹性波纹管;有从圆形到椭圆形,从小的椭圆长、短径比,到大的椭圆长、短径比的不同的环箍,环箍安装在弹性波纹管的不同直径的波谷圆处;其中椭圆形的环箍是刚性的、保持不变形;环箍的截面形状有圆形、椭圆形、V形、半环形和U形五种。与圆柱形弹性波纹管相比,本发明的优点是:提高了承载能力、尤其是中间部分的承载能力,也增大了关节的弯曲角度;异形的弹性波纹管具有较小的弹性波纹管内腔体积,其整体弯曲角度的增加需要较少内腔流体体积增加量,便于流体控制。

    螺旋弹簧骨架流体驱动式弯曲关节

    公开(公告)号:CN1613618A

    公开(公告)日:2005-05-11

    申请号:CN200410065648.3

    申请日:2004-11-04

    Applicant: 江南大学

    Inventor: 章军 须文波 吕兵

    Abstract: 本发明涉及一种螺旋弹簧骨架流体驱动式弯曲关节,此关节可用作机器人的各类关节,尤其适用于多个弯曲关节的机械手指,属于机器人、机械手应用技术领域。关节采用螺旋弹簧为柔性骨架,弹性波壳内受液气压作用后,轴向膨胀作为肌肉动力,由于螺旋弹簧一侧轴向伸长受固定丝的限制,另一侧可以轴向伸长,因此产生弯曲。不受外力时,关节弯曲角度与关节内的气体压强有关;工作时,对外作用力随关节内的气体压强增加而增加;靠螺旋弹簧的作用,弯曲变形的关节回复原状。对本发明关节,一侧限制螺旋弹簧伸长的固定丝的装配方案有四种,各适用不同场合;关节弯曲动作灵活,耗能小,动态控制精度高,作为多关节的机械手指时,多关节的协调性好。

    直线膨胀人工肌肉驱动的弯曲关节

    公开(公告)号:CN100519100C

    公开(公告)日:2009-07-29

    申请号:CN200610037765.8

    申请日:2006-01-10

    Applicant: 江南大学

    Inventor: 章军 须文波 吕兵

    Abstract: 本发明涉及一种直线膨胀人工肌肉,及其驱动的弯曲关节,此弯曲关节可作为机械的执行器,或用作机器人的手指、膝和肘关节,作为机械设备、尤其是机器人的执行机构,属于机器人、机械电子的应用技术领域。本发明采用人工肌肉中的弹性波壳充气后膨胀作为肌肉动力,结构设计独特,其特点在于利用了两个铰链结构,使弯曲关节中充气的弹性波壳仅仅沿轴向直线膨胀伸长,不产生弯曲和一定的扭曲,弹性波壳的体积变化便于计算和测量,弹性波壳的结构易于设计,关节弯曲的控制方法更为简单;与板弹簧、扭弹簧和拉弹簧等弹性元件结合,直线人工肌肉驱动的关节弯曲,可以是单自由度和多自由度。

    气-液串联复合驱动系统

    公开(公告)号:CN100507284C

    公开(公告)日:2009-07-01

    申请号:CN200610037764.3

    申请日:2006-01-10

    Applicant: 江南大学

    Inventor: 章军 须文波 吕兵

    Abstract: 本发明涉及一种气-液串联复合驱动系统,此复合驱动系统可作为流体驱动的机器人、机械等的低压、小流量的动力系统,属于机器人、机械的应用技术领域。本发明复合驱动系统以气压源驱动,气体部分的体积小,系统的主要流动部分为液体,因此可压缩气体量小,加上液体的不可压缩特性,系统刚性好,滑动缸的运动平稳性大大提高,有利于系统的伺服控制;利用气体节流阀小孔产生壅塞流原理,即气体经节流阀小孔排气的质量流量恒定的原理,结合气、液节流或单作用缸的弹簧预紧力的阻尼特性,建立滑动缸位移、速度的动态方程,动态方程的自变量仅仅是时间量,控制方式简单,成本低廉。

    螺旋弹簧骨架流体驱动式弯曲关节

    公开(公告)号:CN1305647C

    公开(公告)日:2007-03-21

    申请号:CN200410065648.3

    申请日:2004-11-04

    Applicant: 江南大学

    Inventor: 章军 须文波 吕兵

    Abstract: 本发明涉及一种螺旋弹簧骨架流体驱动式弯曲关节,此关节可用作机器人的各类关节,尤其适用于多个弯曲关节的机械手指,属于机器人、机械手应用技术领域。关节采用螺旋弹簧为柔性骨架,弹性波壳内受液气压作用后,轴向膨胀作为肌肉动力,由于螺旋弹簧一侧轴向伸长受固定丝的限制,另一侧可以轴向伸长,因此产生弯曲。不受外力时,关节弯曲角度与关节内的气体压强有关;工作时,对外作用力随关节内的气体压强增加而增加;靠螺旋弹簧的作用,弯曲变形的关节回复原状。对本发明关节,一侧限制螺旋弹簧伸长的固定丝的装配方案有四种,各适用不同场合;关节弯曲动作灵活,耗能小,动态控制精度高,作为多关节的机械手指时,多关节的协调性好。

    气-液串联复合驱动系统

    公开(公告)号:CN1811201A

    公开(公告)日:2006-08-02

    申请号:CN200610037764.3

    申请日:2006-01-10

    Applicant: 江南大学

    Inventor: 章军 须文波 吕兵

    Abstract: 本发明涉及一种气-液串联复合驱动系统,此复合驱动系统可作为流体驱动的机器人、机械等的低压、小流量的动力系统,属于机器人、机械的应用技术领域。本发明复合驱动系统以气压源驱动,气体部分的体积小,系统的主要流动部分为液体,因此可压缩气体量小,加上液体的不可压缩特性,系统刚性好,滑动缸的运动平稳性大大提高,有利于系统的伺服控制;利用气体节流阀小孔产生壅塞流原理,即气体经节流阀小孔排气的质量流量恒定的原理,结合气、液节流或单作用缸的弹簧预紧力的阻尼特性,建立滑动缸位移、速度的动态方程,动态方程的自变量仅仅是时间量,控制方式简单,成本低廉。

    直线膨胀人工肌肉驱动的弯曲关节

    公开(公告)号:CN1799789A

    公开(公告)日:2006-07-12

    申请号:CN200610037765.8

    申请日:2006-01-10

    Applicant: 江南大学

    Inventor: 章军 须文波 吕兵

    Abstract: 本发明涉及一种直线膨胀人工肌肉,及其驱动的弯曲关节,此弯曲关节可作为机械的执行器,或用作机器人的手指、膝和肘关节,作为机械设备、尤其是机器人的执行机构,属于机器人、机械电子的应用技术领域。本发明采用人工肌肉中的弹性波壳充气后膨胀作为肌肉动力,结构设计独特,其特点在于利用了两个铰链结构,使弯曲关节中充气的弹性波壳仅仅沿轴向直线膨胀伸长,不产生弯曲和一定的扭曲,弹性波壳的体积变化便于计算和测量,弹性波壳的结构易于设计,关节弯曲的控制方法更为简单;与板弹簧、扭弹簧和拉弹簧等弹性元件结合,直线人工肌肉驱动的关节弯曲,可以是单自由度和多自由度。

    板弹簧骨架液气动式柔性弯曲关节

    公开(公告)号:CN1618580A

    公开(公告)日:2005-05-25

    申请号:CN200410065130.X

    申请日:2004-10-23

    Applicant: 江南大学

    Inventor: 章军 须文波 吕兵

    Abstract: 本发明涉及一种板弹簧骨架液气动式柔性弯曲关节,此关节可用作机器人的各类关节,尤其适用于多个弯曲关节的机械手指,属于机器人、机械手应用技术领域。关节采用各种横截面形状的板弹簧为柔性骨架,波壳弹性体内腔受液气压作用后,轴向膨胀作为肌肉动力,由于受一侧板弹簧的限制,不能轴向伸长,另一侧可以轴向伸长,因此产生弯曲。自由状态时,关节弯曲角度与关节内的气体压强有关;工作时,对外作用力随关节内的气体压强增加而增加;靠板弹簧的作用,弯曲变形的关节回复原状。本发明关节有单、多自由度两种形式,其弯曲动作灵活,耗能小,动态控制精度高,作为多关节的机械手指时,多关节的协调性好。

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