Fault Tolerant Control of Mecanum Wheeled Mobile Robots
Xuehui Ma ⋆ Shiliang Zhang † Zhiyong Sun ‡(作者)
本文提出一种针对机械轮移动机器人同时处理完全和部分执行器故障的容错控制策略,通过概率加权控制律提升系统鲁棒性和安全性。
2025-12-06 cs.RO
Nonlinear control of a swinging pendulum on a wheeled mobile robot with nonholonomic constraints
University of Michigan(密歇根大学)
在本文中,我们提出了一种非线性控制策略摆动摆到其直立平衡位置,形成其摆动能量,随着调节车到一个期望的位置。通常的车-杆系统的底部只能作直线运动,而本系统允许在x-y平面内作非完整运动,其允许速度仅沿其方向。提出了一种简单的时不变控制律,并通过数值实验证明了其有效性。
2018-11-18 cs.RO
Optimizing Control Strategies for Wheeled Mobile Robots Using Fuzzy Type I and II Controllers and Parallel Distributed Compensation
Fordham University(福特汉姆大学)
本研究基于模糊I型和II型控制器及并行分布补偿,为轮式移动机器人设计鲁棒控制器,结合LMI分析稳定性并管理运动学不确定性,实验证明II型模糊控制器优于PID和I型。
2024-09-11 cs.RO
Odometry Calibration and Pose Estimation of a 4WIS4WID Mobile Wall Climbing Robot
Croatian Academy of Sciences and Arts(克罗地亚科学与艺术学院)
本文基于多模态测量融合设计了四轮独立转向四轮独立驱动壁爬机器人姿态估计器,采用扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波方法,解决传统定位传感器在复杂建筑立面环境中的不可行性问题。
2025-09-04 cs.RO
Implementation of Torque Controller for Brushless Motors on the Omni-directional Wheeled Mobile Robot
Kasetsart University(泰国农业大学)
轮式移动机器人的主要问题是低级别控制器增益的调整,特别是在机器人比赛。在比赛过程中,机器人车轮可能会损坏地板表面,因此表面系数可能会随着时间的推移而变化。PI增益必须在每场比赛之前进行调整。在本研究中,转矩控制器的定义和实现,以解决这个问题。转矩控制器由机器人轮角速度PI控制器和无刷电机的动力学方程组成。电动机动力学可以从能量守恒定律导出。在实验中使用了三种不同的地毯,它们具有不同的摩擦系数。机器人轮的角速度分布是从机器人运动学与不同的初始条件。机器人与转矩控制器的输出路径进行了比较与常规PI控制器的机器人的输出路径时,相同的车轮角速度配置文件被应用。结果表明,力矩控制器可以提供一个更好的机器人路径比普通的PI控制器。
2017-08-04 cs.RO
Online Joint Calibration of Steering Offset and Planar LiDAR Extrinsics for Wheeled Mobile Robots
ATI Motors
针对仓库移动机器人手动校准转向偏移与激光雷达外参易出错的问题,提出基于扩展卡尔曼滤波的在线联合校准方法,经实验验证可有效降低横向跟踪误差。
2026-08-28 cs.RO
Model Identification and Control of a Low-Cost Wheeled Mobile Robot Using Differentiable Physics
Rutgers University(罗格斯大学)
我们提出了一种低成本的轮式移动机器人的设计,并预测其运动的影响下的电动机转矩和摩擦力的分析模型。使用我们提出的模型,我们展示了如何分析计算一个适当的损失函数的梯度,该函数测量预测的运动轨迹和现实世界的轨迹,这是估计使用Apriltags和高架摄像头之间的偏差。这些分析梯度允许我们通过使用梯度下降最小化损失函数来自动推断未知的摩擦系数。由优化模型预测的运动轨迹与现实世界中的运动轨迹非常吻合。实验表明,我们提出的方法是计算优于现有的黑箱系统辨识方法和其他数据驱动的技术,也需要非常少的真实世界的样本准确的轨迹预测。所提出的方法结合了基于第一原理的分析模型的数据效率,以及数据驱动方法的灵活性,这使得它适用于低成本机器人。使用学习的模型和我们的基于梯度的优化方法,我们展示了如何自动计算电机控制信号,以驱动机器人沿着预先指定的曲线。
2020-09-24 cs.RO
Dynamic Mobile Manipulation via Whole-Body Bilateral Teleoperation of a Wheeled Humanoid
University of Illinois at Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校);Jeonbuk National University(全北国立大学)
本文提出一种基于全身双向遥操作的动态移动操作框架,利用人机接口、降阶模型映射和全身触觉反馈,使双轮人形机器人SATYRR能够抓取移动目标并推动超过自身重量的箱子,验证了该方法的有效性。
2023-07-03 cs.RO
Autonomous Mobile Robot Navigation in Uneven and Unstructured Indoor Environments
The Chinese University of Hong Kong(香港中文大学);The University of British Columbia(不列颠哥伦比亚大学);National Institute of Advanced Industrial Science and Technology(产业技术综合研究所)
机器人越来越多地在为人类设计并与人类共享的室内环境中工作。然而,在不均匀和非结构化环境中安全自主工作的机器人仍然面临巨大挑战。许多现代室内环境的设计都考虑到了轮椅无障碍性。这为轮式机器人提供了一个机会,可以在避开楼梯的同时通过倾斜的区域。在本文中,我们提出了一个集成软件和硬件系统的自主移动机器人导航在不均匀和非结构化的室内环境。这种模块化和可重用的软件框架集成了感知和导航功能。我们的机器人首先使用车轮里程计,2D激光和RGB-D数据为不平坦的环境构建3D地图表示。然后,我们将多层2D占用图从XNUMX Map投影,以生成基于层差异的可遍历图。安全可穿越地图用作高效自主导航的输入。此外,我们采用了可变步长快速探索随机树,可以自动调整步长,消除调整步长根据环境。我们在模拟和现实世界中进行了广泛的实验,证明了我们的系统的有效性和效率。
2017-10-28 cs.RO
Feasibility Assessment of a Cost-Effective Two-Wheel Kian-I Mobile Robot for Autonomous Navigation
Murdoch University(莫道克大学);Deakin University(迪肯大学);Jiangxi University of Science and Technology(江西理工大学)
本研究设计并制作了一台两轮移动机器人Kian-I。Kian-I在尺寸规格、安装的传感器和性能方面与Khepera-IV相当,可用于教育目的和具有成本效益的实验测试。在这项研究中,为Kian-I设计了一种运动控制架构,以便于机器人在沉浸式环境中精确导航。实现的控制结构由两个主要组成部分的路径推荐系统和轨迹跟踪控制器。该路径推荐系统在已知操作区域的部分知识的情况下,采用B样条曲线和粒子群优化算法(PSO)确定具有平移速度约束的无碰撞路径曲线。所提供的最佳参考路径馈送到轨迹跟踪控制器中,使Kian-I能够在手术区域中自主导航。轨迹跟踪模块通过控制车轮的运动速度来消除期望轨迹与跟踪轨迹之间的误差。为了评估所提出的控制体系结构的可行性,性能的Kian-I机器人在自主导航从任何任意初始姿态感兴趣的目标进行评估,通过大量的仿真和实验研究。实验结果表明,原型机器人的功能能力和性能被用作基准的各种移动机器人算法在实验室环境中的调查和验证。
2020-12-10 cs.RO
Mobile Pedipulation for Object Sliding via Hierarchical Control on a Wheeled Bipedal Robot
Department of Robotics, University of Michigan(密歇根大学机器人系)
提出一种分层控制框架,使轮式双足机器人能用腿部滑动平面物体,通过简化三刚体动力学模型和轨迹优化运动规划器,在实验中成功实现1kg物体取回和4kg物体滑动。
2026-06-18 cs.RO
Calibration of the internal and external parameters of wheeled robot mobile chasses and inertial measurement units based on nonlinear optimization
School of Artificial Intelligence and Automation, Huazhong University of Science and Technology(华中科技大学人工智能与自动化学院);School of Automation, SouthEast University(东南大学自动化学院)
移动机器人定位、地图绘制和导航系统通常采用惯性测量单元(IMU)来获得机器人的加速度和角速度。然而,在内部和外部参数的IMU所产生的有缺陷的校准误差直接影响机器人定位和位姿估计的精度。虽然这个问题已经解决了成熟的内部参考校准方法可用于IMU,外部参考校准方法之间的IMU和底盘的移动机器人是缺乏的。针对这一问题,提出了一种基于非线性优化的底盘-IMU内外参数标定算法,该算法适用于配备摄像头、IMU和轮速里程表的机器人,在准确标定IMU内部参数和摄像头内外参数的前提下发挥作用。所有的内部和外部参考校准都是使用机器人的现有设备进行的,而不需要额外的校准辅助工具。以麦克纳姆轮全方位移动平台为例验证了该方法的可行性,也适用于其他类型的移动机器人底盘。所提出的标定方法,从而证明,以保证机器人位姿估计的准确性。
2020-05-17 cs.RO
Paradigm Shift in Continuous Signal Pattern Classification: Mobile Ride Assistance System for two-wheeled Mobility Robots
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology(产业技术综合研究所)
在这项研究中,我们描述了可以在广泛的智能手机和平板电脑上实现的乘坐辅助应用程序的开发。行驶辅助应用程序具有信号处理和模式分类模块,可为实时信号模式分类提供几乎100%的识别准确度。我们引入了一个新的框架来构建一个具有压倒性辨别能力的训练字典,它消除了人工干预在训练样本上发现模式的需要。我们通过提供另一项研究的结果来验证所提出的方法的识别准确性,在该研究中,手的姿势和手势被跟踪和识别用于操纵机器人轮椅。
2015-06-16 cs.RO
Adaptive Model Predictive Control of Wheeled Mobile Robots
University of California at Berkeley(加州大学伯克利分校)
本文提出了一种基于自适应模型预测控制(AMPC)框架的控制算法,用于引导具有未知惯量的两轮移动机器人到达期望点和方向。将两轮移动机器人建模为具有非完整运动学约束的刀刃或冰鞋,并采用拉格朗日方法推导了其动力学方程。在每个时刻的输入是从模型预测控制(MPC)获得的,其中具有使用递归最小二乘算法更新的一组标称参数。最后通过数值仿真验证了算法的有效性。
2022-01-03 cs.AI cs.RO cs.SY
Hands-free Telelocomotion of a Wheeled Humanoid toward Dynamic Mobile Manipulation via Teleoperation
University of Illinois at Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校)
能够动态地将操纵和运动结合起来的机器人系统可以促进危险或体力要求高的劳动。例如,消防员人形机器人可以靠在倒塌的建筑物瓦砾上,利用身体将其推到一边。在这里,我们介绍了一个遥操作系统,目标是实现这些任务,使用人类全身运动技能。我们描述了一个新的轮式人形平台,SATYRR,和一个新的免提遥操作架构,使用全身人机界面(HMI)。该系统使远程的人形机器人使用操作员的身体运动,释放他们的手臂进行操作任务。在这项研究中,我们评估所提出的系统的硬件上的功效,并探讨控制SATYRR使用两个遥操作映射,映射操作员的身体俯仰和扭曲的机器人速度或加速度。通过实验和用户反馈,我们展示了我们的初步调查结果的试点系统的反应。结果表明,人机界面是能够有效地远程SATYRR,飞行员的喜好应该决定适当的运动映射和增益,最后,飞行员可以更好地学习控制系统随着时间的推移。这项研究是通过遥操作实现联合操纵和运动的基础性一步。
2022-03-07 cs.RO
Experimental Comparison of Global Motion Planning Algorithms for Wheeled Mobile Robots
University of Southern California(南加利福尼亚大学);Robert Bosch GmbH(罗伯特·博世股份有限公司)
规划轮式移动机器人的平稳和节能运动是从自动驾驶到服务和内部物流机器人应用的中心任务。在过去的几十年里,针对此类非完整系统提出了各种各样的运动规划器、转向函数和路径改进技术。为了比较各种最先进的运动规划技术,我们为轮式移动机器人引入了一种新的开源运动规划基准,其场景类似于现实世界的应用程序(如导航仓库,在混乱的城市或停车),并提出了规划效率和路径质量的指标。我们的基准易于使用和扩展,因此允许从业者和研究人员轻松评估新的运动规划算法,场景和指标。我们使用我们的基准来突出几个常见的最先进的运动规划器的优点和缺点,并提供何时应该使用它们的建议。
2020-03-07 cs.AI cs.RO
A Factor Graph Approach to Multi-Camera Extrinsic Calibration on Legged Robots
Istituto Italiano di Tecnologia(意大利理工学院);Gdańsk University of Technology(格但斯克工业大学);Oxford Robotics Institute, University of Oxford(牛津大学牛津机器人研究所)
足式机器人不仅在研究领域,而且在工业领域都越来越受欢迎,因为它们可以在各种应用中证明它们比轮式机器优越。无论是作为移动机械手还是作为全地形地面车辆,这些机器都需要精确跟踪所需的基础和末端执行器轨迹,执行同时定位与地图构建(SLAM),并在具有挑战性的环境中移动,同时保持平衡。这些任务的一个关键方面是,所有机载传感器必须正确校准和同步,以便为它们提供的所有软件模块提供一致的信号。在本文中,我们专注于一组摄像机和四足机器人的基础链接之间的相对位姿标定问题。这种姿态是成功执行传感器融合、状态估计、映射和任何其他需要视觉反馈的任务的基础。为了解决这个问题,我们提出了一种基于因子图的方法,该方法使用运动学和基准标记来共同优化相机和机器人底座的相互位置。我们还定量比较其性能与其他国家的最先进的方法的液压四足机器人HyQ。所提出的方法是简单的,模块化的,并独立于外部设备以外的基准标记。
2019-01-14 cs.RO
Self-calibration of a differential wheeled robot using only a gyroscope and a distance sensor
Imperial College London(伦敦帝国理工学院)
移动机器人的研究通常要求平台在成本和可靠性之间具有足够的平衡。在地面机器人的情况下,一个可用的选项是GNBot,一个开放的硬件项目,旨在评估群搜索策略。由于缺乏基本的里程传感器,如车轮编码器,到目前为止,难以在该平台上实现精确的高级控制器。因此,本论文的目的是改善GNBot的运动控制,结合陀螺仪,同时保持必要的无轮编码器。已经解决的问题包括:精确的原地旋转,线性运动期间的最小漂移,以及弧执行功能。此外,所得到的控制器通过使用每个机器人上的陀螺仪模块和红外测距仪进行自主校准,大大简化了大群的校准。该报告首先解释了为了实现自校准例程而做出的设计决策,然后通过离线视频跟踪来评估新运动控制器的性能。新的控制器的运动精度进行了比较,与以前现有的解决方案在气味搜索实验。
2015-09-07 cs.RO
Ascento: A Two-Wheeled Jumping Robot
ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院)
地面移动机器人在复杂的室内环境中的应用要求其具有较高的速度和灵活性。这些都是移动机器人领域的一个持续挑战。具有这些规格的系统将非常适合各种室内检测任务。本文介绍了Ascento,一个紧凑的轮式双足机器人,能够在平坦的地形上快速移动,并通过跳跃克服障碍。介绍了系统的机械设计和总体架构,以及针对不同场景开发的各种控制器。最终原型系统的一系列实验验证了这些行为在现实场景中。
2020-05-23 cs.RO
A Tutorial on Modeling and Control of Slippage in Wheeled Mobile Robots
COMSATS Institute of Information Technology (CIIT)(COMSATS信息与技术学院(CIIT))
本教程深入探讨轮式移动机器人的打滑与侧滑问题,综述了相关建模方法和控制机制的最新进展,并展望了未来应用趋势。
2023-06-24 cs.RO eess.SP
An implementation of ROS Autonomous Navigation on Parallax Eddie platform
Universiti Brunei Darussalam(文莱达鲁萨兰大学)
提出了一种基于机器人操作系统(ROS)的自主导航功能在轮式差动驱动移动平台Eddie机器人上的实现方法。ROS是一个框架,包含许多可重用的软件栈以及可视化和调试工具,为任何机器人项目开发提供了理想的环境。本文的主要贡献是描述了Eddie机器人的定制硬件和软件系统设置,以与ROS中的自主导航系统(称为Navigation Stack)一起工作,并实现一个自主导航的应用用例。在本文中,选择拍照来演示移动机器人的一个用例。
2021-08-28 cs.CV cs.RO
Aggregating Single-wheeled Mobile Robots for Omnidirectional Movements
Beijing Institute for General Artificial Intelligence (BIGAI)(北京通用人工智能研究院);Peking University(北京大学);Beihang University(北京航空航天大学)
本文提出一种由配备可转向全向轮和永磁对接机构的单轮模块自重构聚合而成的机器人系统,通过优化轮向分布和分层控制实现多模块协作包围运输物体的全向运动,并在仿真与六模块实验中验证了稳定编队和平稳运输性能。
2023-08-07 cs.RO
Learning to Sequence Robot Behaviors for Visual Navigation
Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学);Chinese Academy of Sciences(中国科学院);Lebanese University(黎巴嫩大学)
机器人社区最近的文献集中在学习机器人行为,抽象出机器人控制的低层次细节。为了充分利用这些行为的功效,有必要选择和排序它们以完成给定的任务。在本文中,我们提出了一种方法来学习和序列机器人的行为,应用于移动机器人的视觉导航问题。我们构造了一个由底层行为和元级策略组成的控制策略的分层表示。低级行为使机器人能够在特定环境中移动,同时避开障碍物,元级策略纯粹基于视觉反馈主动选择最适合当前情况的低级行为。我们证明了我们的方法对三个模拟机器人导航任务的有效性:腿六足机器人,必须成功地穿越不同的地形,轮式机器人,必须导航迷宫般的过程中,同时避免障碍物,最后一个轮式机器人导航中存在的动态障碍。我们表明,通过分层学习控制策略,我们能够成功地遍历由不同子环境组成的新复合环境,并在各自的子环境中超越低级行为,以及手工选择这些复合环境中的低级策略。
2018-03-26 cs.RO
Wheelchair Maneuvering with a Single-Spherical-Wheeled Balancing Mobile Manipulator
The Robotics Institute, Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学机器人研究所)
提出一种基于准静态分析的控制框架,利用动态稳定的单球轮双臂移动机械臂CMU ballbot操控非完整约束的轮椅,在变负载下实现精准速度跟踪与类人平滑运动,并确保物理人机交互安全。
2024-04-19 cs.RO
Analytic Solutions for Wheeled Mobile Manipulator Supporting Forces
Tampere University(坦佩雷大学);Faculty of Engineering(工程学院);Mechanical Engineering, Tampere University, Tampere, Finland(坦佩雷大学机械工程系,坦佩雷,芬兰)
当移动机械手的轮子与地面失去接触时,可能会发生翻倒,造成材料损坏,在最坏的情况下,它可能会危及人的生命。轮式移动机械手的倾翻稳定性在移动机械手寿命的任何阶段都不容忽视,从设计阶段开始,持续到调试阶段,一直延伸到操作阶段。多年来制定的许多倾翻稳定性标准没有明确考虑正常车轮载荷,其中大多数依赖于规定的倾翻力矩稳定性裕度。在这些公式中,人们通常认为,倾覆将发生在连接相邻机械手的接触点与地面的轴之一。这种说法可能并不总是有效的,当然是限制性的。机械手支撑力的显式表达式提供了对相关影响项的最佳洞察,这些影响项有助于倾翻(入)稳定性。它们还消除了考虑机械手可能翻倒的轴的必要性,同时使更直观的稳定性裕度和在线翻倒预防技术的制定成为可能。本研究提出了一种通用的动力学建模方法,在牛顿-欧拉框架使用6D矢量,并给出了正常的车轮载荷方程,在一个典型的4轮移动机械手谈判的斜坡。所给出的表达式有望成为轮式移动机械手的标准,并为有效的倾翻稳定性准则和倾翻避免技术提供基础。基于所提出的结果,具体的改进国家的最先进的标准进行了讨论。
2022-04-21 cs.RO physics.class-ph
Energy-Time Optimal Control of Wheeled Mobile Robots
University at Buffalo (SUNY)(纽约州立大学布法罗分校)
研究了轮式移动机器人在无障碍空间中进行点到点过渡的能量-时间最优控制。两个可互换的模型是用来达到最优性的必要条件。第一个公式利用了哈密顿量,而第二个公式考虑了增广成本的第一个变化,以推导出最优性的必要条件。Jacobi椭圆函数参数化的状态,控制和costates的封闭形式的解决方案。分析的最优控制揭示,他们被限制躺在一个圆柱体的圆形横截面是一个函数的重量惩罚的时间和能量的相对成本。第二个配方的不断发展的最佳costates躺在两个圆柱体的交叉点。本文还研究了轮式移动机器人点到点运动的最优控制,其中线速度被约束为时不变。结果表明,肋约束躺在一个圆柱和一个挤压抛物线的交点。各种点到点机动的数值结果来说明的最佳轨迹的结构作为终端和初始状态的相对位置的函数的变化。
2022-06-06 cs.RO math.OC
Offline and Online calibration of Mobile Robot and SLAM Device for Navigation
Institute of Industrial Science, The University of Tokyo(东京大学工业科学研究所);Microsoft(微软)
需要机器人导航技术来完成各种环境中的困难任务。在导航中,需要了解外界环境的信息以及机器人在环境中的状态。另一方面,已经对SLAM技术进行了各种研究,SLAM技术也用于导航,但也应用于混合现实等的设备。在本文中,我们提出了一种机器人设备校准方法,用于使用机器人上的SLAM技术的设备进行导航。通过使用机器人和设备给出的位置和方向信息来执行校准。在标定过程中,根据机器人运动的约束条件,明确了最有效的运动方式。此外,我们还展示了一种方法来动态校正的位置和方向的机器人,使外部环境的信息和机器人的形状信息保持一致性,以减少在导航过程中发生的动态误差。我们的方法可以很容易地用于各种类型的机器人和定位与足够的导航精度是可能的离线校准和在线位置校正。在实验中,我们确定了由两种类型的离线校准获得的参数,根据自由度的机器人的运动和在线校正方法的有效性,通过绘制局部位置误差在机器人的激烈运动。最后,我们展示了使用SLAM设备的导航演示。
2018-04-13 cs.CV cs.RO
Time-Varying Formation Tracking Control of Wheeled Mobile Robots With Region Constraint: A Generalized Udwadia-Kalaba Framework
Department of Dynamics and Control(动力学与控制系);Beihang University(北航);Department of Electrical Engineering(电气工程系);City University of Hong Kong(香港城市大学)
本文提出了一种基于广义Udwadia-Kalaba框架的轮式移动机器人时间变化编队跟踪控制方法,考虑区域约束以确保机器人安全。
2026-02-26 cs.MA cs.RO
Designing a Miniature Wheel Arrangement for Mobile Robot Platforms
College of Electrical and Mechanical Engineering, National University of Sciences and Technology(国家科技大学机电工程学院);Department of Mechanical Engineering(机械工程系)
在本研究报告中,详细介绍了一种微型车轮的设计。这种微型轮装置本质上是一种方向控制机构,旨在用于移动机器人平台或基座上。该设计是一个特定的一个采用步进电机作为致动器和所描述的只能用于某种类型的轮式机器人。然而,作为一个基本的转向控制元件,这些微型轮装置中的一个以上可以组合在一起,以实现更复杂和智能的方向控制方案的轮式移动机器人平台的不同配置。
2011-04-02 cs.RO
Modeling and Control of an Autonomous Three Wheeled Mobile Robot with Front Steer
Autonomous Ground Vehicle Research Group(自主地面车辆研究组);Indian Institute of Technology (IIT) Kharagpur(印度理工学院(IIT)卡里格普尔);West Bengal, India(印度西孟加拉)
本文提出了一种自主三轮移动机器人的前轮转向建模与控制策略,设计了速度控制PID控制器并实现了数字控制框架,同时展示了轨迹控制框架,通过实验验证了系统模型并讨论了控制器性能与鲁棒性。
2016-12-05 cs.RO cs.SY eess.SY
Kinematic control design for wheeled mobile robots with longitudinal and lateral slip
University of Cambridge(剑桥大学);University of Campinas(坎皮纳斯大学)
针对恶劣地面条件下轮式移动机器人因纵横向滑移难以控制的问题,提出一种自适应运动学控制器,有效补偿纵向滑移并处理横向滑移,理论证明误差一致最终有界,仿真验证了轨迹跟踪性能。
2021-05-13 cs.RO cs.SY eess.SY
Deep Reinforcement Learning with Enhanced PPO for Safe Mobile Robot Navigation
KN Toosi University of Technology(霍加·纳绥尔丁·图西大学)
本文研究在Gazebo仿真环境中利用深度强化学习实现移动机器人自主避障导航,通过改进PPO算法的神经网络结构和奖励函数提升性能,实验验证了其有效性。
2024-08-06 cs.LG cs.RO cs.SY
Learning Vehicle Dynamics from Cropped Image Patches for Robot Navigation in Unpaved Outdoor Terrains
KAIST(韩国科学技术院)
针对非铺装户外地形中机器人导航的挑战,提出Crop-LSTM方法,通过迭代裁剪图像块并沿预测轨迹提取局部特征,准确预测未来位置、朝向和颠簸,实现安全稳健的点目标导航。
2023-09-06 cs.RO
Gondola: a Parametric Robot Infrastructure for Repeatable Mobile Experiments
Delft University of Technology(代尔夫特理工大学)
在部署无线传感器网络(WSNs)的测试床基础设施时,最具挑战性的功能之一是提供可重复的移动性。轮式机器人通常用于此类任务,努力适应部署无线传感器网络的各种环境,从混乱的办公空间到农田中的马铃薯田。为此,这些机器人系统通常需要昂贵的定制步骤,例如,适配它们的定位和导航系统。为了避免这些问题,在本文中,我们提出了贡多拉的设计,参数机器人基础设施的基础上拉线,而不是车轮,避免了最常见的问题,轮式机器人,很容易适应许多无线传感器网络的场景。不同于轮式机器人,其运动被限制在二维平面上,Gondola可以很容易地在三维空间中移动,不需要复杂的定位系统,并且精度与现成的轮式机器人相当。
2016-01-27 cs.NI cs.RO
CalQNet -- Detection of Calibration Quality for Life-Long Stereo Camera Setups
Autonomous Systems Lab, ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院自主系统实验室)
许多移动机器人平台依赖于外部校准参数的准确知识,特别是执行视觉立体匹配的系统。虽然已经开发了许多精确的立体相机校准方法,这些方法提供了良好的初始“工厂”校准,但是随着时间的推移,所确定的参数可能会随着传感器暴露于环境条件和外部影响而失去其有效性。因此,在自主平台上,用于早期检测重复校准过程的需要的机载诊断方法具有防止关键系统的严重故障的潜力,例如状态估计或障碍物检测。在这项工作中,我们提出了一种新颖的数据驱动方法来估计立体相机系统的校准质量并检测原始校准与当前系统状态之间的差异。该框架由一个新的数据集生成管道组成,用于训练CalQNet,一个深度卷积神经网络。CalQNet可以使用一种新的度量来估计校准质量,该度量近似于立体设置中的误校准程度。我们展示了框架的能力,预测从一个单一的立体帧,如果一个国家的最先进的立体视觉里程计系统将分歧,由于在两个现实世界的实验中的降级校准。
2021-04-10 cs.RO
Finite-Time Control Based on Differential Flatness for Wheeled Mobile Robots with Experimental Validation
ImViA Laboratory EA 7535, Université Bourgogne Europe(伊姆维亚实验室EA 7535,布尔格ogne欧洲大学);COMSATS University Islamabad(COMSATS伊斯兰堡大学);Aix-Marseille University(艾克斯-马赛大学)
本文提出基于微分平坦性的有限时间控制方法,用于提升轮式移动机器人在复杂环境下的跟踪性能,并通过实验验证其有效性。
2025-12-23 cs.RO cs.SY eess.SY
Human Following for Wheeled Robot with Monocular Pan-tilt Camera
Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences(中国科学院自动化研究所);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学)
人类跟随移动机器人已经见证了显着的进步,由于其潜在的现实世界的应用。目前大多数人跟随系统都配备了深度传感器来获取人与机器人之间的距离信息,这受到感知要求和噪声的影响。本文设计了一种带单目云台摄像机的轮式移动机器人系统,该系统能够在跟踪目标的同时保持对目标的跟踪。该系统由快速的人体检测器、实时准确的视觉跟踪器、移动机器人和云台摄像机的统一控制器组成。在视觉跟踪算法中,利用暹罗网络和光流信息同时对人体进行定位和回归。为了实现对单目摄像机的跟踪控制,引入了人体身高约束来设计控制器。在实验中,人以下进行了分析,在模拟和真实的机器人平台,这表明整个系统的有效性和鲁棒性。
2019-09-13 cs.CV cs.RO
Attack-resilient observer pruning for path-tracking control of Wheeled Mobile Robot
FAMU-FSU College of Engineering(佛罗里达农工大学-佛罗里达州立大学工程学院)
针对轮式移动机器人路径跟踪控制中虚假数据注入攻击绕过残差监控的问题,提出抗攻击观测器剪枝算法,排除受攻陷通道,以高概率实现100%攻击定位精度,增强UKF抗攻击能力,并通过DDWMR双层平台仿真验证有效性。
2020-09-07 cs.RO cs.SY eess.SY
A Novel Assistive Controller Based on Differential Geometry for Users of the Differential-Drive Wheeled Mobile Robots
Tohoku University(东北大学)
某些轮式移动机器人,例如,电动轮椅可以通过用户的间接操纵杆控制来操作。当用户应该确定车辆方向和速度时,正确的转向角变得至关重要,特别是对于差动轮式车辆,因为车辆速度和方向仅用两个驱动轮控制。当用户需要实现复杂曲线时,这个问题变得更具挑战性。一种新的辅助控制器与安全约束,需要解决这些问题。而且,经典的控制方法大多需要预先确定期望的状态,这与人类对期望位置的自发决定完全矛盾。在这项工作中,我们开发了一种新的辅助控制策略的基础上微分几何只依赖于操纵杆输入和车辆状态的控制器不需要任何所需的状态。我们首先解释车辆运动学和我们设计的达布框架运动学的一个虚拟的车轮和平面的接触点。其次,几何控制器使用达布框架运动学的设计具有一定的安全约束下的平滑轨迹。我们用不同的参与者实验我们的方法,并评估其在各种路线上的表现。
2022-02-04 cs.RO cs.SY eess.SY
Multi Time Scale Behaviour of The Formation of Multiple Groups of Nonholonomic Wheeled Mobile Robots
本文提出基于质心的变换方法,将非完整轮式移动机器人的联合动力学分解为三个子系统,分别设计控制器以实现多组形变和质心动态的多时间尺度收敛,同时通过势函数梯度确保避障。
2014-12-25 cs.MA cs.RO cs.SY
Head Stabilization for Wheeled Bipedal Robots via Force-Estimation-Based Admittance Control
School of Intelligent Systems Engineering, Sun Yat-sen University(中山大学智能系统工程学院);GAC R&D Center(GAC研发中心);Direct Drive Technology Limited(直接驱动技术有限公司);Suzhou Nuclear Power Research Institute Co., Ltd(苏州核电研究所有限公司)
本文提出了一种基于力估计的阻抗控制方法,用于提高轮式双足机器人在不平地形中的头部稳定性,通过仿真验证了方法的有效性。
2025-11-24 cs.RO
A Koopman Operator-based NMPC Framework for Mobile Robot Navigation under Uncertainty
Department of Electrical and Computer Engineering, University of California, Riverside(加州大学河滨分校电气与计算机工程系);Polytechnic School of Tunisia(突尼斯多技术学院);Institute of AI Industry Research, Tsinghua University(清华大学人工智能产业研究院)
针对系统不确定性导致传统模型方法脆弱的问题,提出基于Koopman算子学习的双线性模型NMPC框架,在Koopman空间定义约束并在状态空间求解优化,通过仿真与物理实验验证了其在未知动力学下的闭环导航有效性。
2025-04-29 cs.RO cs.SY eess.SY
Orchestrating Wheeled Mobile Robots Online without Conflicts
School of Vehicle and Mobility, Tsinghua University(清华大学车辆与移动性学院);Department of Mechanical Engineering, National University of Singapore(新加坡国立大学机械工程系);Department of Civil and Environmental Engineering, University of Michigan(密歇根大学土木与环境工程系)
本文提出REACT架构,通过集中式编队生成和分布式编队维护相结合的方法,解决轮式移动机器人在复杂环境中编队导航的适应性问题,实现了无轨迹冲突的连续编队导航。
2026-09-22 cs.RO cs.SY eess.SY
BSL: Navigation Method Considering Blind Spots Based on ROS Navigation Stack and Blind Spots Layer for Mobile Robot
Cybermedia Center, Osaka University(大阪大学媒体融合中心);Graduate School of Maritime Sciences, Kobe University(神户大学海事科学研究科)
针对轮式机器人因环境拐角或障碍物形成盲点而可能与人或物体碰撞的问题,提出基于ROS导航栈、BSL局部代价地图层和增强DWA代价函数的导航方法,并经仿真与实验验证。
2024-05-09 cs.RO
Continuous Target-free Extrinsic Calibration of a Multi-Sensor System from a Sequence of Static Viewpoints
AIT Austrian Institute of Technology(奥地利AIT技术研究所)
移动机器人应用需要关于平台上各个传感器的几何位置的精确信息。该信息由定义传感器如何相对于固定参考坐标系旋转和平移的外部校准参数给出。错误的校准参数对典型的机器人估计任务(例如SLAM)具有负面影响。在这项工作中,我们提出了一种新的方法,在机器人的操作过程中的校准参数的连续估计。参数估计基于传感器从多个静态视点获取的点云的匹配。因此,我们的方法不需要任何特殊的校准目标,并适用于任何传感器的测量可以转换为点云。我们通过校准由2个激光雷达传感器,3个摄像机和成像雷达传感器组成的多传感器系统来证明我们的方法的适用性。
2022-07-08 cs.CV cs.RO
Cooperative Distributed Robust Control of Modular Mobile Robots with Bounded Curvature and Velocity
University of Utah(犹他大学)
本文研究了一种新型的运动控制系统,用于具有柔性框架轮式模块化移动机器人(CFMMR)。该系统结合了基于有限曲率的运动控制器和非线性阻尼动态控制器,通过多种控制器交互形式评估不同控制结构,实验结果验证了姿态调节的有效性。
2019-05-03 cs.RO cs.SY eess.SY
Synthesis of Deep Neural Networks with Safe Robust Adaptive Control for Reliable Operation of Wheeled Mobile Robots
Tampere University(坦佩雷大学)
本文提出一种结合深度神经网络与鲁棒自适应控制的分层控制策略,通过双重安全层保障轮式移动机器人在故障和干扰下的稳定运行,实验证实了方法的有效性。
2025-08-14 cs.RO cs.SY eess.SY
Sound Matters: Auditory Detectability of Mobile Robots
University of Bonn(波恩大学);Lamarr Institute for Machine Learning and Artificial Intelligence(拉马尔机器学习与人工智能研究所);Johannes Gutenberg-University Mainz(美因茨约翰内斯·古腾堡大学)
研究通过用户实验发现,四足机器人比轮式机器人听觉可检测性更强,背景噪声显著降低可检测性,次要任务影响微弱,强调区分机器人听觉特征对改善嘈杂环境中以人为中心的导航至关重要。
2024-06-25 cs.RO
Linear Time-Varying MPC for Nonprehensile Object Manipulation with a Nonholonomic Mobile Robot
University of Modena and Reggio Emilia(摩德纳-雷焦艾米利亚大学);University of Naples(那不勒斯大学)
本文提出了一种非完整移动机器人通过推动操作物体的技术,推动是一种非连续的操作运动基元。这种原语涉及与机器人和被操纵对象之间的摩擦相关联的单边约束。违反此约束会在操纵过程中产生对象的滑动,从而阻止正确完成任务。设计了一种线性时变模型预测控制,使控制行为中包含了适当的单边约束。该方法是通过先锋3-DX轮式机器人执行的推动操作的包装在动态仿真环境中进行验证。
2020-03-23 cs.RO
Online Calibration of a Single-Track Ground Vehicle Dynamics Model by Tight Fusion with Visual-Inertial Odometry
Max Planck Institute for Intelligent Systems(马克斯·普朗克智能系统研究所)
本文提出ST-VIO,将单轨动力学模型与视觉惯性里程计紧耦合,在线标定模型参数,提升轮式机器人运动预测与跟踪精度。
2024-05-28 cs.CV cs.RO
InPTC: Integrated Planning and Tube-Following Control for Prescribed-Time Collision-Free Navigation of Wheeled Mobile Robots
School of Automation Science and Electrical Engineering, Beihang University(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院);The Hong Kong Polytechnic University (PolyU)(香港理工大学);Instituto Tecnológico Autónomo de México (ITAM)(墨西哥自治技术学院)
本文提出InPTC方法,结合基于切锥和时间尺度变换的预设时间路径规划器与基于屏障函数的管道跟随控制器,实现轮式移动机器人在预设时间内的高精度无碰撞导航。
2024-08-27 cs.RO cs.SY eess.SY
Language-guided Robust Navigation for Mobile Robots in Dynamically-changing Environments
University of California, Riverside(加利福尼亚大学河滨分校)
本文提出一种人在回路的移动机器人导航方法,通过监测规划变化并解析自然语言反馈为局部航路点,结合语义地图与全局规划,在仿真和真实环境中验证了其在动态环境下的鲁棒导航能力。
2024-09-28 cs.CV cs.RO
Heavy lifting tasks via haptic teleoperation of a wheeled humanoid
University of Illinois at Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校)
本文提出一种用于轮式人形机器人重物搬运的触觉遥操作框架,通过全身运动重定向和实时力反馈实现动态移动操作,实验验证了最大2.5公斤载荷的协调控制。
2025-05-26 cs.RO
Gaussian Process Distance Fields Obstacle and Ground Constraints for Safe Navigation
UTS Robotics Institute(UTS机器人研究所);Faculty of Engineering and IT, University of Technology Sydney(悉尼科技大学工程与信息技术学院)
针对地面机器人在三维复杂场景中的安全导航问题,提出融合两个高斯过程距离场与四叉树多分辨率地图的轨迹优化方法,可处理不平地形、台阶及悬空障碍。
2024-10-23 cs.RO