检索结果-内蒙古大学图书馆

控制理论与应用 2019年第4期36卷 505-515页

作者：孙敬陶王耀南谭建豪钟杭李瑞涵湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 湖南大学机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室湖南长沙410082

旋翼飞行机械臂是一种具有强耦合特性的机器人系统,借助视觉进行自主作业还存在诸多问题,如实时深度估计、目标极易丢失以及目标笛卡尔空间模型重建等.本文针对传统的基于图像与基于位置的视觉伺服的缺陷以及系统自身欠驱动等问题,建立... 详细信息

旋翼飞行机械臂是一种具有强耦合特性的机器人系统,借助视觉进行自主作业还存在诸多问题,如实时深度估计、目标极易丢失以及目标笛卡尔空间模型重建等.本文针对传统的基于图像与基于位置的视觉伺服的缺陷以及系统自身欠驱动等问题,建立了运动学模型和提出了基于力平衡原理的动力学联合建模,并通过欧几里得单应性矩阵分解设计出旋翼飞行机械臂系统的混合视觉伺服控制方法,在图像空间控制平移、笛卡尔空间控制旋转,减弱了平移与旋转之间的相互影响实现解耦效果,改善了系统对非结构因素的抗扰性能和全局稳定性.通过仿真和实验检验了系统鲁棒性和算法优越性.

关键词：旋翼飞行机械臂系统动力学联合建模欧几里得重建视觉伺服手眼系统

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旋翼飞行双臂系统的机器视觉伺服控制研究

旋翼飞行双臂系统的机器视觉伺服控制研究

引用

作者：刘力铭湖南大学

学位级别：硕士

旋翼飞行机械臂系统是一种带有主动作业机构的旋翼无人机,由于它能够通过机载机械臂主动对环境施加影响,使得它的应用领域十分广泛,可以代替人在极端恶劣的环境下完成主动作业。本文便提出了基于指定目标抓取任务的旋翼飞行双臂系统控... 详细信息

旋翼飞行机械臂系统是一种带有主动作业机构的旋翼无人机,由于它能够通过机载机械臂主动对环境施加影响,使得它的应用领域十分广泛,可以代替人在极端恶劣的环境下完成主动作业。本文便提出了基于指定目标抓取任务的旋翼飞行双臂系统控制方法,具体内容如下。(1)本文考虑到如果分别对六旋翼无人机和机械臂进行建模,并在控制时单独分析,那么就忽略了无人机和机械臂之间的存在相互干扰,因此本文根据旋翼飞行双臂系统所处的运行状态对系统进行联合建模。(2)本文对目标跟踪和定位技术展开研究,用于获取指定目标的三维坐标点,以此来引导系统飞向可工作范围内。考虑到系统的工作环境可能十分复杂,本文提出了融合多分辨率特征图的孪生卷积网络目标跟踪算法(MR-Siamese),通过引入插值层和相关滤波层将多层不同分辨率的特征图融入到孪生网络,构成融合多层特征图的完备模型以此来改善跟踪算法的准确性和鲁棒性。不仅如此,还引入了感知相似干扰物的模型更新策略,用于实现算法在跟踪过程中的实例化学习,以用来使模型区分相似干扰物。接着建立双目视觉定位模型,根据该模型解算出指定目标的位姿。实验结果表明,本文提出的目标跟踪算法可以适应各种复杂情况,双目视觉定位目标点的误差也在合理范围内。(3)本文研究了旋翼飞行双臂系统的控制方法。本文根据系统在执行任务时会存在两种不同的运动状态,将总体任务划分为循迹飞行任务和悬停抓取任务,关于循迹飞行任务,本文直接采用滑模控制算法使得系统按照指定的航迹进行飞行。关于悬停抓取任务,通过方向包围盒OBB对机械臂进行建模,之后再使用碰撞检测和RRT算法进行运动规划,得出机械臂的规划路径,再采用滑模控制算法使得系统完成指定任务。实验证明了本文提出方法的合理性和有效性。

关键词：旋翼飞行机械臂系统目标跟踪双目视觉定位滑模控制算法

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持续扰动作用下的飞行机械臂自主控制方法研究

持续扰动作用下的飞行机械臂自主控制方法研究

引用

作者：姚冠宇沈阳理工大学

学位级别：硕士

旋翼无人机由于其良好的机动性,灵活性等独特优势,在无人作业领域得到广泛的应用。随着社会的飞速发展,各种设施建设加快推进,无人作业的应用场景愈加复杂,传统观测式作业逐渐难以满足实际需求。集成了主动作业机构的旋翼飞行机械臂系... 详细信息

旋翼无人机由于其良好的机动性,灵活性等独特优势,在无人作业领域得到广泛的应用。随着社会的飞速发展,各种设施建设加快推进,无人作业的应用场景愈加复杂,传统观测式作业逐渐难以满足实际需求。集成了主动作业机构的旋翼飞行机械臂系统可以完成抓取,传递等动作,可以承担更多的诸如设备检测,维修等主动作业任务,具有广泛的应用前景和研究价值。旋翼飞行机械臂系统进行主动作业时会持续受到多源扰动作用的影响,为确保系统能够在复杂环境中稳定安全作业,需要克服扰动对系统进行精准控制。为了克服系统在作业过程中面临的挑战,本文对旋翼飞行机械臂系统的控制方式开展了研究。首先建立了旋翼飞行机械臂系统的运动学和动力学模型。根据牛顿-欧拉法对旋翼飞行平台进行建模,结合DH参数法描述机械臂的运动和各结构之间的位姿关系,然后将旋翼飞行机械臂系统抽象为多刚体质点系,从系统运动时惯性参量变化的角度,结合质点系的动量和动量矩定理对系统进行运动学和动力学建模。其次分析论证了多源扰动对旋翼飞行机械臂系统的影响。从实际应用出发,针对旋翼飞行机械臂系统在作业过程中受到的多源扰动作用,分类为接触式扰动,气流扰动以及旋翼飞行平台与机械臂之间的耦合作用,建立相应的接触力模型,风扰模型以及耦合作用模型来解释扰动影响原理,并分别搭建缩比预备实验平台,结合遥操作与路径预规划方式,在模拟应用场景和matlab仿真环境中开展多平台多架构预备实验,直观体现多源扰动对系统的作用效果。最后设计了旋翼飞行机械臂系统的控制结构,以及开展仿真实验。根据MEMS传感器的特性,提出基于数据融合思想的线性互补滤波器和扩展卡尔曼滤波器对系统进行姿态估计,以提高系统状态信息的精度,设计线性扩张状态观测器对系统所受多源扰动作用进行观测,并结合观测结果设计非奇异终端滑模控制器实现对系统的稳定控制并提高系统的鲁棒性。

关键词：旋翼飞行机械臂系统动力学建模多源扰动分析姿态估计非奇异终端滑模控制

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