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魏翠芳 《农业装备与车辆工程》2020,58(7)
基于超声波传感器全自动泊车系统,针对平行车位轨迹规划问题,建立车辆运动学模型进行分析,以逆向行驶的方法对泊车轨迹进行初步规划,通过对泊车轨迹进行约束分析,确定两段圆弧的圆心、半径、切点坐标和泊车起始点坐标范围,并用五次多项式对泊车轨迹进行平滑处理,避免转向突变。在MATLAB中对轨迹规划方案进行仿真实验。选取不同的起始点坐标进行轨迹规划仿真。仿真结果表明,采用此轨迹规划方案,可实现平行车位自动泊车,且泊车起始点在一个区间范围内,车辆起始点坐标选择范围广,实用性更强。 相似文献
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近年来,智能化技术的不断发展,使工业机器人成为工业领域的研究热点之一,工业机器人需要在各种复杂环境下平稳运行,同时还要保证其轨迹规划的连续、光滑,只有这样才能提高工业发展水平。鉴于此,文章便对六自由度焊接机器人的轨迹规划与运动仿真进行研究,利用五次多项式来实现六自由度焊接机器人的轨迹规划,同时构建其运动学模型,通过MATLAB对其逆运动学问题进行求解,以此实现对六自由度焊接机器人的运动仿真。经仿真结果表明,采用上述方法不仅可使六自由度焊接机器人在运动过程中出现的加速不连续问题得到解决,而且其各关节的运动轨迹曲线也变得连续而光滑,能够对六自由度焊接机器人的轨迹规划效果进行直观检验,从而为工业机器人的轨迹规划工作提供了一种高效的方法。 相似文献
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挖掘机自主挖掘分段可变阶多项式轨迹规划 总被引：2，自引：0，他引：2
为保证挖掘机在自主挖掘作业中轨迹平稳连续,降低振动冲击,提出了一种轨迹规划方法,即将作业空间中路径进行合理分段,使其在保证轨迹规划结果中路径偏差较小不影响完成工作任务的前提下计算量尽量减小,并对每一段路径进行可变阶多项式插值轨迹规划。以某型单斗液压挖掘机实现自主挖掘为例,采用3-3-5-3-3多项式插值法进行轨迹规划,通过Matlab平台仿真,结果显示挖掘机各关节角位移、角速度、角加速度曲线平滑连续,但部分轨迹段角加速度超出加速度约束值。为进一步提高其动力学特性,对角加速度不满足要求的轨迹段,根据加速度约束,修正多项式最高阶次数,并利用修正后的高阶多项式进行轨迹规划。通过仿真结果对比,该分段可变阶多项式轨迹规划方法能够实现更加平稳连续的自主挖掘。 相似文献
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针对轮式移动机器人给定速度需求的非连续路径跟踪控制问题,将其转换为满足速度约束的轨迹规划和轨迹跟踪控制。首先,针对给定速度需求的路径跟踪问题,以运行时间和能量为优化目标,给定的路径和速度为约束条件,采用五次Bezier样条方法优化得到了满足需求的连续光滑轨迹。其次,利用轮式移动人系统的微分平坦特性,采用微分平坦方法设计前馈控制器;然后,将轮式移动机器人运动学模型在前馈控制的平衡点处进行一阶泰勒展开,得到了线性时变的误差模型,并通过定义新的状态变量,设计了具有Lyapunov稳定性的误差反馈控制器。结合前馈控制和反馈控制得到了二自由度轨迹跟踪控制器。同时将泰勒展开的高阶项考虑为有界的扰动输入,在输入到状态稳定性框架下证明了控制系统的鲁棒稳定性;最后,通过Pioneer 3-dx轮式移动机器人进行了实验验证,实验结果表明,提出的算法能够满足给定速度需求的非连续路径的跟踪控制需求。 相似文献
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基于跟踪误差模型的无人驾驶车辆预测控制方法 总被引：1，自引：0，他引：1
针对无人驾驶车辆的轨迹跟踪问题,在分析车辆运动学模型的基础上,设计了一种基于模型预测控制理论的轨迹跟踪控制方法。首先,将车辆运动学模型进行线性化处理,得到车辆运动学线性跟踪误差模型,该模型可以用来预测车辆的未来行为。其次,利用此跟踪误差模型作为预测模型,应用线性模型预测控制方法,通过优化得到使性能指标最小的控制序列,将控制序列的第一步作用于系统。最后,建立了3种典型的道路试验曲线,并且在基于实时多体动力学软件Vortex搭建的虚拟仿真平台中对轨迹跟踪控制器进行了仿真。仿真结果表明,该控制器可以保证无人驾驶车辆快速且稳定地跟踪参考轨迹,距离偏差和方位偏差都在合理的范围内,且实时性可以达到要求。 相似文献
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研究了一种新型四自由度高速并联机器人运动轨迹规划方法。该机器人采用单动平台结构以减轻末端平台质量,提升机器人加减速性能。建立机器人机构运动学逆解模型,通过融合345多项式和梯形运动规律的优点,构造一种可兼顾运动时长和运动平稳性的345-修正梯形运动规律。在此基础上,通过插补叠加轨迹过渡传统门形轨迹的直角部分,并统筹考虑总运动时长最短以及角加速度峰值最小为目标完成插补叠加时机的优选,最后在样机上开展运动频次试验。试验结果显示,采用优化后的运动规律和轨迹样机运动频次可提升至218次/min,工作效率较传统Adept门形轨迹提高55.7%。 相似文献
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为达到四足机器人在地面上稳定、连续行走,不出现打滑、侧翻等现象的目的,提出一种基于walk静步态的五次多项式足端轨迹规划方法。首先利用D-H坐标法推导四足机器人单腿的运动学方程,由运动学逆解得到四足机器人足端轨迹和关节角之间的关系。将水平和竖直方向的约束方程代入五次多项式,分别求出支撑相和摆动相的足端轨迹方程。最后通过将轨迹方程代入MATLAB和ADAMS中进行仿真验证,实验结果验证了该轨迹规划方法的正确性。 相似文献
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现有的RRT(快速搜索随机树)规划算法没有考虑车辆特性,不能很好地应用到车辆的轨迹规划问题,且路径不是最优。针对上述问题,提出了一种简单有效的A-RRT(启发搜索随机树)轨迹规划算法。该算法考虑车身的几何约束,它首先通过建立约束条件筛选新节点位置,保证了车辆在复杂环境中的安全性;其次在特定区域内引入启发式函数建立新的成本函数,有效地减少路径节点数量以及提高运行速度和质量。最后,结合后处理方法以及贝塞尔曲线以生成适合车辆特性的可执行轨迹。通过仿真实验验证了该算法的正确性、鲁棒性和实用性。 相似文献
10.
针对目前路径规划方法存在的平滑性和效率问题,在JPS算法基础上提出了兼顾平滑性与搜索效率的路径规划方法,并利用多项式进行了轨迹优化。首先,提出2个优化目标对路径序列进行优化处理;然后,对JPS搜索规则进行改进,得到更多有价值的路径,并对每条路径进行平滑处理,再以一定规则进行选择;最后,使用多段高阶多项式对所得路径进行轨迹优化,研究时间分配问题,从而加快迭代效率。通过仿真实验和与其他算法的对比证明了本文方法的可行性和有效性。结果表明,在不同障碍物密度环境下,本文路径规划方法得到了平滑性良好的路径,相对平滑后处理JPS,长度减少了0.48%~1.80%,总转折角减少了16.93%~52.75%,利用余弦函数进行时间分配加快了轨迹优化的迭代效率,通过实验验证得到了良好的效果。 相似文献
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智能车辆换道与超车轨迹跟踪控制 总被引：3，自引：0，他引：3
智能车辆换道过程中须同时考虑车辆的横向控制和纵向控制,为实现智能车辆对预定轨迹的稳定跟踪,根据智能车辆的车辆运动学简化模型,建立基于刚体的车辆模型.选取车辆当前位姿和参考位姿构造动态的位姿误差.建立智能车辆轨迹跟踪闭环控制系统的状态空间数学模型.基于Backstepping控制算法选取Lyapunov函数设计智能车辆换道及超车轨迹跟踪控制器.仿真和试验结果表明,所设计的控制器能够快速跟踪参考轨迹.控制器在智能车辆换道及超车控制过程中平稳、可靠. 相似文献
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轨迹优化方法在道路交通事故再现中的应用 总被引：2，自引：0，他引：2
在对运动中的车辆进行动力学分析的基础上,建立了车辆运动及碰撞过程中的动力学模型,模拟车辆在碰撞前、碰撞过程及碰撞后的运动轨迹,提出了依据事故现场的路面轮胎印迹和对车辆运动轨迹的模拟,用轨迹优化的方法实现交通事故在计算机上的三维模拟再现。并通过对一典型的交通事故案例的模拟分析和结果比较,验证了该方法对有清晰轮胎印迹的交通事故分析的有效性,从而为该类事故的分析处理提供了有效的方法。 相似文献
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复杂环境下移动机器人轨迹规划由于障碍物放置杂乱且无规律,常常面临避障失败的问题。本文将机器人的轨迹规划归结为优化问题,提出了一种基于优化策略的轨迹规划方法。该方法包括3部分：首先,对优化问题的约束建模,包括机器人的运动学模型、变量极值约束、障碍物避碰模型;然后,建立优化求解策略,通过决策变量区间均分、内置插值点和基于拉格朗日多项式的变量描述方式进行离散化,针对离散化导致的约束失效对变量进行等距时间离散并建立惩罚函数,从而实现有效避障;最后,基于随机分形搜索算法对上述优化模型进行求解。仿真结果表明,本文所述方法可以有效解决移动机器人在复杂环境下的障碍物避碰问题。 相似文献
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为了解决机器人将农产品从收获场所转移到仓库或运输车辆存在的移动轨迹和作业轨迹相对独立且耗时长的问题,本文设计一种物料移运机器人,并提出一种物料移运机器人协同作业时间最优轨迹规划方法,获得机器人作业系统和行驶系统协同作业的时间最优轨迹。该方法建立机器人协同作业的运动学模型和动力学模型,对物料移运机器人开展时间最优轨迹规划,并基于Lyapunov理论设计控制律减少跟踪误差,最后通过Matlab/Simulink和ADAMS联合仿真验证方法的有效性。结果表明,提出的轨迹规划方法可使机器人在抓放料协同作业和避障协同作业中取得平滑且时间最优的运动轨迹,机器人各关节的位移、速度、加速度、力/力矩曲线变化平缓,两履带牵引力满足机器人的要求且可快速稳定跟踪时间最优路径。 相似文献
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黄瓜收获机器人避碰轨迹规划 总被引：1，自引：0，他引：1
提出了一种基于机器视觉和关节空间的黄瓜收获机器人障碍避碰轨迹规划新方法,描述了算法的实现过程。该算法中,障碍分为球体、正方体和长方体3类;根据黄瓜果实图像信息,按照距离由近及远原则,规划成熟黄瓜的采摘顺序;根据障碍类型,进行障碍判断和归类,构造障碍保护圆和障碍保护点;采用过中间障碍点的三次多项式插值函数进行描述黄瓜收获机器人相应阶段关节空间的运动轨迹。 相似文献
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针对目前已有智能车辆轨迹跟踪控制存在跟踪精度低、鲁棒性弱等问题,结合滑模控制响应迅速、抗干扰能力强的优点,提出一种基于趋近律的滑模控制方法。提出的趋近律通过特殊幂次函数和反双曲正弦函数的组合,提高了系统状态的趋近速度并且平滑和限制了抖振现象,可实现控制车辆平顺快速跟踪参考轨迹。在Simulink软件上搭建了车辆运动学模型并进行轨迹跟踪仿真实验,通过与双幂次趋近律滑模控制进行对比验证了控制效果。仿真实验结果表明,相对于双幂次趋近律滑模控制,提出的趋近律滑模控制的车辆能更快地跟踪到参考轨迹,横向和纵向误差收敛速度明显增快,航向角抖振现象减弱,系统具有更快的趋近速度,并且抖振现象被削弱。 相似文献
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刘铭 《农业装备与车辆工程》2021,(3)
以四足机器人为研究对象,针对四足机器人在正常行进过程稳定性不高的问题,提出一种基于重心移动的间歇性walk步态规划。利用SolidWorks建立四足机器人的三维建模。首先利用D-H算法推导出单腿的运动学方程,然后借助MATLAB采用摆线曲线进行轨迹规划。同时,利用五次多项式曲线借助MATLAB、ADAMS搭建联合仿真平台,采用联合仿真的方法,通过不断调整轨迹参数,实现了该机器人稳定的静步态行走,验证该结构的合理性以及轨迹算法的稳定性。 相似文献
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为了提高车辆行驶的主动安全性,构建了分层控制框架,对车辆的主动避撞控制系统进行研究。上层轨迹重规划控制器基于改进的行车风险场模型对行车安全进行评估,以行车安全场场强为优化指标,求解得到一条期望行驶轨迹;下层轨迹跟踪控制器在充分考虑车辆动力学约束前提下,基于模型预测控制理论,设计目标函数并求解,得到前轮转角控制量并输出给车辆执行,实现轨迹跟踪;最后基于Car Sim/Simulink联合仿真平台对控制算法进行测试,验证其有效性。 相似文献
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为了减少泊车时间并且达到准确泊车的目的,通过分析泊车轨迹曲线的设计要求并综合考虑B样条曲线特点,提出基于多约束函数的泊车方法。研究泊车过程中潜在碰撞点,以泊车轨迹连续性为目标,建立相对应的约束函数。然后利用matlab软件非线性约束优化函数求得轨迹控制点,得出轨迹曲线。将得到的轨迹曲线进行存储,最终实现对泊车轨迹库的构建。根据泊车环境、车辆的初始位置进行决策,选取轨迹库中合适的泊车轨迹曲线,最终实时生成泊车所需要的运动轨迹。仿真结果表明,这种方法响应速度快、实时性强、可靠性高,生成的轨迹曲线符合泊车环境,减少了泊车用时。 相似文献