北京市教委重点项目(KZ200810005002)
- 作品数：13 被引量：85H指数：5
- 相关作者：阮晓钢蔡建羡李欣源陈静任红格更多>>
- 相关机构：北京工业大学防灾科技学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金北京市教委重点项目国家高技术研究发展计划更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术更多>>
- 一种桌面机器人及其自主地图绘制算法被引量：2
- 2010年
- 利用嵌入式技术设计了一种桌面机器人系统,机器人体积不到200 cm3,系统利用全局摄像机采集图像,通过无线通信组件对机器人定位导航,从而进行面向地图绘制的智能行为研究;从桌面机器人系统采集到地图信息,并生成神经网络训练样本,利用可增长自组织特征映射图GSOM(Growing Self-organizing Map)的地图绘制算法,通过不断增加新的神经元实现网络规模的增长,从而生成以少数SOM图神经元分布描述环境特征信息的拓扑地图;在机器人系统上进行了基于GSOM模型的自主地图的绘制实验,并利用所得拓扑地图进行了准确的机器人导航实验。实验结果表明基于GSOM的自主地图绘制方法可行,机器人系统表现出类似生物的自主智能行为。该方法可以应用于大环境下机器人的自主地图测绘与导航。
- 阮晓钢邢雪涛李欣源徐绍敏
- 关键词：嵌入式神经网络拓扑地图地图绘制
- OCPA仿生自主学习系统及在机器人姿态平衡控制上的应用被引量：5
- 2011年
- 针对本质上非线性、强耦合的两轮自平衡机器人复杂动态系统,构造操作条件反射概率自动机(OCPA)仿生自主学习系统.OCPA仿生自主学习系统是一个基于Skinner操作条件反射的概率自动机,主要特征在于模拟生物的操作条件反射机制,具有仿生的自组织功能,包括自学习和自适应功能,可用于描述、模拟、设计各种自组织系统.从理论上分析OCPA学习系统的操作条件反射学习机制的收敛性.应用于两轮机器人姿态平衡控制的仿真和实验结果均表明,设计的OCPA仿生自主学习系统不需要系统的模型,通过模拟生物的操作条件反射机制,自组织地渐进形成、发展和完善其姿态平衡控制技能.
- 蔡建羡阮晓钢
- 关键词：操作条件反射两轮机器人
- 独轮自平衡机器人双闭环非线性PID控制被引量：24
- 2012年
- 针对竖直飞轮独轮自平衡机器人系统,提出一种用于独轮自平衡机器人的平衡及运动控制的双闭环非线性PID控制方法(DLNPID),并给出了该控制方法稳定性的证明.该控制方法是具有横滚倾角内环、俯仰倾角内环和前向位移外环的双闭环控制,其中每个控制环均由非线性PID控制器(NPID)构成.实验结果表明,所提出的基于非线性PID的双闭环独轮自平衡机器人控制方法具有比线性方法更好的鲁棒性能.
- 王启源阮晓钢
- 关键词：非线性双闭环控制稳定性分析
- 柔性双轮平衡机器人的动力学建模与分析被引量：10
- 2010年
- 提出了一种柔性双轮平衡机器人,其机身具有以一段弹簧作为弹性阻尼的被动俯仰旋转关节.运用拉格朗日方法建立了此机器人在平面运动的动力学模型.基于此模型,首先证明了柔性双轮平衡机器人在直立平衡点不稳定和局部可控.其次,分析了关节刚度对线性二次型最优姿态平衡控制系统的影响.结果显示,关节刚度减小在理论上能够加强系统的鲁棒性,却使得控制系统动态性能下降.本文提出的模型及相关分析为柔性双轮平衡机器人的设计和控制提供了一定理论依据.
- 李欣源阮晓钢任红格
- 关键词：动态性能
- 基于FBFN的鲁棒仿生学习系统设计及在运动平衡控制中的应用
- 2010年
- 针对两轮直立式机器人的运动平衡控制问题,结合OCPA仿生学习系统,基于模糊基函数,设计了一种鲁棒仿生学习控制方案.它不需要动力学系统的先验知识,也不需要离线的学习阶段.鲁棒仿生学习控制器主要包括仿生学习单元、增益控制单元和鲁棒自适应单元3部分.仿生学习单元由模糊基函数网络(FBFN)实现,FBFN不仅执行操作行为产生功能,逼近动力学系统的非线性部分,同时也执行操作行为评价功能,并利用性能测量机制提供的误差测量信号,产生取向值信息,对操作行为产生网络进行调整.增益控制单元的作用是确保系统的稳定性和性能,鲁棒自适应单元的作用是消除FBFN的逼近误差及外部干扰.此外,由于FBFN的参数是基于李亚普诺夫稳定性理论在线调整的,因此进一步确保了系统的稳定性和学习的快速性.理论上证明了鲁棒仿生学习控制器的稳定性,仿真实验结果验证了其可行性和有效性.
- 蔡建羡阮晓钢
- 关键词：鲁棒运动平衡控制
- 基于小脑-基底神经节机理的行为认知计算模型被引量：2
- 2012年
- 针对智能体的行为认知问题,提出一种小脑与基底神经节相互协调的行为认知计算模型.该模型核心为操作条件学习算法,包括评价机制、行为选择机制、取向机制及小脑与基底神经节的协调机制.初期的学习信号来自于下橄榄体和黑质两部分,在熵的意义上说明该算法是收敛的.采用该学习方法为自平衡两轮机器人建立运动神经认知系统,利用RBF网络逼近行为和评价网络.仿真实验表明该方法改善仅有基底神经节作用的行为-评价算法学习速度慢和失败次数多的问题,学习后期通过温度的不断降低,加快学习速度,震荡逐渐消失,改善学习效果.
- 陈静阮晓钢戴丽珍
- 关键词：小脑基底神经节操作条件反射
- 柔性两轮移动机器人动力学建模及模型分析被引量：3
- 2011年
- 针对两轮机器人腰部柔性的结构特点,以柔性多体系统动力学理论为基础,设计了柔性两轮移动机器人,并根据假设模态法,将其抽象为平面柔性三连杆系统,利用D'Alembert-Lagrange原理建立了柔性机器人的动力学模型,得到了以机器人本体的3个杆的倾斜角度和左右轮的转角为参量的系统动力学方程和系统腰部柔性连杆的振动方程.给出了数学模型推导的具体步骤,并对该模型做了仿真分析.结果表明,该模型为柔性机器人的运动及控制研究提供了理论依据.
- 阮晓钢任红格李欣源
- 关键词：动力学建模
- 基于OpenGL的六自由度机械臂三维仿真工具的设计被引量：13
- 2009年
- 针对六自由度链式机械臂,为了解决运动学分析结果不易验证以及在实际本体上试验成本较高的问题,开发了一套六自由度机械臂三维仿真软件;该仿真软件是在VC++6.0开发平台上,基于MFC框架类和OpenGL的图形库进行开发的;仿真软件有效地验证了机械臂数学模型以及正、逆运动学求解工程的正确性,并且对4种轨迹规划方式的效果做了直观的比较;结果表明开发出来的仿真软件对机械臂的研究与教学起了相应的作用。
- 孙亮马江阮晓钢
- 关键词：机械臂MFC运动仿真运动学分析
- 基于遗传算法的Skinner操作条件反射学习模型被引量：3
- 2011年
- 以概率自动机(probabilistic automata,PA)为平台,结合遗传算法(genetic algorithm,GA)的进化思想,设计了反映Skinner操作条件反射(operant conditioning,OC)思想的仿生学习模型,称为基于遗传算法的操作条件反射概率自动机(genetic algorithm-operant conditioning probabilistic automata,GA-OCPA)学习系统。每一次学习尝试之后,首先,学习系统把通过OC学习算法学习得到的信息熵值作为个体适应度;然后,执行遗传算法,搜索最优的个体;最后,再执行OC学习算法学习最优个体内的最优操作行为,以得到新的信息熵值。理论上分析了GA-OCPA学习系统学习算法的收敛性,通过对两轮机器人运动平衡控制的仿真分析,表明设计的GA-OCPA学习系统的学习是一个自动获取知识和提炼的过程,具有高度的自适应能力。
- 蔡建羡阮晓钢
- 关键词：操作条件反射遗传算法运动平衡控制
- 旋翼飞行机器人的动力学建模与容错自适应控制
- 2013年
- 针对目前无人飞行器在受限环境执行作业时操控性和安全性不足的问题,设计了一种基于旋翼动力的碟式自主旋翼飞行机器人(rotor aerial robot,RAR),采用内置桨叶和冗余执行机构以增强飞行器的安全性和容错能力,采用内、外双旋翼系统和碟式机体构架以提高空气动力特性和操控性能.运用牛顿-欧拉方法建立了系统的6自由度(six-degrees-of-freedom,6-DOF)动力学模型,根据模型执行环节易受气动干扰或故障等因素影响而出现参数不稳定的问题,设计了容错自适应控制方法,在Matlab/SIMULINK环境下以飞行器的侧向通道控制为例进行了仿真实验,验证了旋翼飞行机器人具有良好的操控性和鲁棒性.
- 侯旭阳阮晓钢龚道雄
- 关键词：旋翼飞行机器人
