Fault-tolerant Coordinated Motion Control for a Modular Mobile Robot
Fault-tolerant Coordinated Motion Control for a Modular Mobile Robot
批准号:
14550236
负责人:
HASHIMOTO Masafumi
金额:
$1.86万
依托单位国家:
日本
项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份:
2002
资助国家:
日本
项目状态:
已结题
起止时间:
2002 至 2004
中文摘要
本课题研究了模块化移动机器人的容错控制。本项目总结如下:1。设计了一种基于分散数据关联的机器人三维航位推算系统。在信息滤波、协方差交点和无气味变换的基础上,提出了航位推算算法。该算法在航位推算系统中具有高度的模块化和可扩展性。针对机器人在起伏区域上的运动,设计了运动控制系统。运动控制系统由底盘单元控制器和车轮单元控制器组成;底盘单元控制器决定机器人的期望运动,而每个轮单元控制器控制自己的移动基座和底盘倾斜机构来产生机器人的期望运动。该控制系统使机器人在波浪形区域上沿规定路径行驶时,底盘保持水平位置成为可能。设计了一种基于多模型的内部传感器故障检测与诊断系统。处理每个传感器的三种故障模式(硬故障、噪声故障和尺度故障)。在变结构相互作用多模型算法和卡尔曼滤波的基础上,提出了FDD算法。将FDD算法嵌入到模块化机器人的航位推算系统中。它允许机器人在传感器故障的情况下进行鲁棒自定位。设计了一种模块化机器人容错控制系统。处理了两个驱动/转向单元中传感器和执行器的硬故障。通过交互多模型估计器和启发式规则实现故障检测和诊断。基于Ackerman几何设计了一种容错控制器。控制系统实现了机器人在传感器/执行器故障情况下的安全运动。
英文摘要
This project studied a fault-tolerant control for a modular mobile robot. The project is concluded as follows:1. A 3D dead reckoning system for the robot was designed based on a decentralized data association. The dead reckoning algorithm is formulated based on the information filter, the Covariance Intersection and the unscented transformation. This algorithm brings highly modularity and extendibility in the dead reckoning system.2. A motion control system was designed for the robot moving on undulating area. The motion control system consists of chassis-unit controller and wheel-unit controller; the chassis-unit controller decides the desired motion of the robot, while each of wheel-unit controllers controls its own mobile base and chassis tilting mechanism to produce the desired motion of the robot. The control system makes it possible to keep the chassis in a horizontal position while the robot tracking its prescribed path on undulating area.3. A multi-model based fault detection and diagnosis (FDD) system of internal sensors was designed. Three fault modes (hard fault, noise fault, and scale fault modes) of each sensor are handled. The FDD algorithm is formulated based on the variable structure interacting multiple-model algorithm and the Kalman filter. The FDD algorithm is embedded into the dead-reckoning system of our modular robot. It allows the robust self-localization of the robot subject to sensor faults.4. A fault-tolerant control system for a modular robot was designed. The hard fault of sensors and actuators in two drive/steering units is handled. The fault detection and diagnosis are achieved via the interacting multiple-model estimator and heuristic rule. A fault-tolerant controller is designed based on the Ackerman geometry. The control system achieves the safe motion of the robot subject to sensor/actuator fault.
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Study on Motion Control of Omnidirectional Vehicle with Chassis-Tilting Mechanism -A Method of Chassis-Leveling and Path-Tracking Control on Undulating Area-
底盘倾斜机构全向车辆运动控制研究-一种底盘调平及起伏区域路径跟踪控制方法-
DOI:
--
发表时间:
2004
期刊:
Transaction of The Japan Society for Precision Engineering 70-7
影响因子:
--
作者:
[Masafumi Hashimoto]
通讯作者:
Masafumi Hashimoto
マルチモデル法に基づく移動ロボットの内界センサ系の故障診断-Variable Structure Interacting Multiple-Model法によるハード/ノイズ故障の診断-
基于多模型方法的移动机器人内部传感器系统故障诊断-基于变结构交互多模型方法的硬件/噪声故障诊断-
DOI:
--
发表时间:
2003
期刊:
日本機械学会論文集C編 69・677
影响因子:
--
作者:
[橋本雅文]
通讯作者:
橋本雅文
分散型情報統合に基づくモジュール型移動ロボットの3次元デッドレコニング
基于分布式信息集成的模块化移动机器人3D航位推算
DOI:
--
发表时间:
2003
期刊:
日本機械学会論文集C編 69・677
影响因子:
--
作者:
[橋本雅文]
通讯作者:
橋本雅文
マルチモデル法に基づく移動ロボットの内界センサ系の故障診断-カルマンフィルタによるスケール故障診断法-
基于多模型方法的移动机器人内部传感器系统故障诊断——基于卡尔曼滤波器的尺度故障诊断方法——
DOI:
--
发表时间:
2003
期刊:
日本機械学会論文集C編 69・679
影响因子:
--
作者:
[橋本雅文]
通讯作者:
橋本雅文
橋本雅文: "マルチモデル法に基づく移動ロボットの内界センサ系の故障診断 -Variable Structure Interacting Multiple-Model法によるハード/ノイズ故障の診断-"日本機械学会論文集C編. 69・677. 172-179 (2003)
Masafumi Hashimoto:“基于多模型方法的移动机器人内部传感器系统的故障诊断 - 使用可变结构交互多模型方法诊断硬件/噪声故障”日本机械工程师学会会刊,C 版。 69・677。172-179(2003)
DOI:
--
发表时间:
期刊:
影响因子:
--
作者:
[]
通讯作者:
共 21 条
Dependable environment sensing system for personal mobility robot
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批准号:23560305
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项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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资助金额:$3.33万
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财政年份:2011
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负责人:HASHIMOTO Masafumi
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依托单位:
Coordinated Control for a Non-Holonomic Modular Omnidirectional Mobile Robot
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批准号:11650268
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项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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资助金额:$2.3万
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财政年份:1999
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负责人:HASHIMOTO Masafumi
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依托单位:
海外基金