基于信息融合的海底管道机器人自主定位控制

提出了利用电涡流传感器探测油气管线中的焊缝,实现管道机器人在管线内的粗略定位,再结合里程仪进行相邻焊缝间精确定位的定位控制方法．针对管道机器人爬行速度不稳定所导致的焊缝漏检问题,提出了利用里程定位信息容错漏检焊缝的产生式规则．此外,为了保证里程信息的可靠性,应用多个里程仪为管道机器人提供里程定位数据,并采用一致性数据融合算法对冗余里程信息进行融合处理,同时提高了管道机器人的管内定位精度．模拟油气管道台架上进行的管内定位实验和现役石油管线上的工程应用验证了该定位方法的可行性．     

基于捷联惯导的蛇形管道机器人定位算法

为解决蛇形管道探测机器人因处于地下管道,难以定位的问题,本文基于牛顿第二定律为蛇形管道探测机器人设计了一种高精度的捷联式惯性导航定位系统（Strap-down Inertial Navigation System SINS）。本系统搭载九轴惯性测量器件（IMU）对蛇形机器人的加速度及角速率信息进行测量,融合卡尔曼滤波算法对定位系统进行误差补偿,采用四元数法构造捷联式惯性导航系统姿态矩阵进行姿态更新,再积分得到速度和位移。利用MATLAB软件根据上述算法对机器人的速度、位移进行分析计算,并与机器人真实的速度位移做比较,验证算法的可靠性。实验结果表明,该算法的定位误差最大不超过4.7%,能够为管道探测机器人提供准确地速度和位置信息,具有较高的实用价值和意义。     

城市主排水管道穿缆、检测机器人的力学性能分析

针对目前国内排水管道疏通所存在的问题，提出了一种应用于城市排水管道穿缆、检测的双履带式管道机器人的系统结构设计，主要对机器人在管道行走时的拖缆力及机器人转向时的力与速度进行了理论分析．设计的机器人系统结构合乎实际要求．     

管道检测机器人加速度定位方法

针对目前运用较为广泛的几种管道检测机器人定位法所存在的一些局限性,提出了受环境影响较小的加速度定位法,介绍了其理论原理,给出了适合整个管道的定位公式（包括水平管段和倾斜管段）;通过定位误差分析,发现其误差随时间的平方而递增,采用加速度定位和光电码盘定位相结合,同时结合内外时钟的办法降低定位误差,得到改进后的应用结构流程图,并根据机器人行进中振动噪声的影响分析确定了加速度计的安装位置。     

On-line Detection of Gas Pipeline Based on the Real-Time Algorithm and Network Technology with Robot

The detection system integrates control technology, network technology, video encoding and decoding, video transmission, multi-single chip microcomputer communication, database technology, computer software and robot technology. The robot can adaptively adjust its status according to diameter (from 400 mm to 650 mm) of pipeline. The maximum detection distance is up to 1 000 m. The method of video coding in the system is based on fractal transformation. The experiments show that the coding scheme is fast and good PSNR. The precision of on-line detection is up to 3% thickness of pipeline wall. The robot can also have a high precision of location up to 0.03 m. The control method is based on network and characterized by on-line and real-time. The experiment in real gas pipelineshows that the performance of the detection system is good.     

室外区域充满运行机器人导航定位的一种策略

该文根据在室外非结构化环境中实现区域充满运行的一类移动机器人的工作特点，提出了利用组合定位系统和数字地图匹配算法对机器人进行导航定位的一种策略。利用基于环境特征位置探测和数字地图信息匹配相结合对定位误差进行修正的方法来提高机器人导航定位精度。该方法克服了传统导航定位方法存在累积误差和系统复杂、成本高等缺点。经实验验证：该文提出的定位系统和误差修正的方法能满足移动机器人区域充满运行的定位精度要求。     

移动机器人同时定位和地图创建的一种新方法

为了实现室内环境中移动机器人的同时定位和地图创建，提出了一种新方法，该方法应用顺序蒙特卡罗方法，把定位和地图生成分成状态估计和参数估计，应用多粒子滤波器实现同时估计机器人位置和障碍物位置。环境感知采用机器人自身配置的声纳传感器，应用哈夫变换提取环境障碍物边界特征，用直线近似表示，并提出了一种可靠的特征匹配方法。Pioneer 2移动机器人在实际室内环境中完成的实验证明了该方法的可行性。     

主动避障式管道机器人结构设计及动力学仿真

为了解决轮式管道机器人在管道内越障能力不足的问题,设计一种主动避障管道机器人,并运用ADAMS进行动力学仿真分析。首先分析了管道机器人结构原理和运动特性。随后运用ADAMS建立虚拟样机,对管道机器人的避障能力、直行能力以及过弯能力进行仿真分析。仿真结果表明,该管道机器人可自动适应148～152 mm管径;可通过的最小转弯半径为304 mm;可实现在管道内部主动避障,同时具有良好的动力特性。     

一种可越过凸凹障碍的仿医蛭管内微型机器人

基于医蛭的内部结构和运动机理,提出了一种新型的,可越过管内凸凹障碍的仿医蛭管内蠕动微型机器人,解决了管内微型机器的通过性问题,该微型机器人由两个爬行部件、一个收缩部件和控制系统组成,具有可沿任意方向转变和可通过锥形,直线型及孤形管接头的能力。     

GMCL： a robust global localization method for mobile robot

A large sample size is required for Monte Carlo localization （MCL） in multi-robot dynamic environ- ment, because of the ＂kidnapped robot＂ phenomenon, which will locate most of the samples in the regions with small value of desired posterior density. For this problem the crossover and mutation operators in evolutionary computation are introduced into MCL to make samples move towards the regions where the desired posterior density is large, so that the sample set can represent the density better. The proposed method is termed genetic Monte Carlo localization （GMCL）. Application in robot soccer system shows that GMCL can considerably reduce the required number of samples, and is more precise and robust in dynamic environment.     

面向环形管道的电力巡检机器人设计与环境建图

在大型水电站中,离相封闭母线（isolated phase enclosed bus, IPB）只能通过预防性试验对设备状态进行检查,难以目视外观检查。为解决这种密闭狭小空间的环形管道的巡检困难问题,提出了一种可在水平、竖直段上行走的轮式攀爬机器人。首先,对攀爬机器人移动和附着方式进行对比分析,根据实际工况,选用轮式推力附着方式并基于该方式对机器人整体结构进行力学分析;通过搭建的模拟IPB管道内的运动实验,结果验证了巡检机器人满足水电站内IPB管道的检修需求且具有良好的适应性;设计基于柱坐标的点云配准方法,解决了管道内无法正确建图的问题,且计算时间优于激光雷达里程计建图 (lidar odometry and mapping, LOAM)及迭代最近点 (iterative closest point, ICP)算法,拓展了激光雷达点云建图的应用范围。     

基于Cricket无线定位的移动机器人控制系统

移动机器人系统的定位问题是移动机器人导航控制的前提.将Cricket无线定位技术与移动机器人控制系统相结合,建立一套基于无线传感器网络定位的机器人控制系统,完成了Cricket无线传感器网络定位系统与移动机器人系统的信息传输与集成,实现对移动物体的定位、导航与控制.在静止情况下,Cricket系统的定位精度较好,定位采样数据误差在3cm内波动.当移动物体以较快速度变换位置时,系统的延时时间约为60ms左右.     

Research on a New-style Pipeline Inspection Robot System

IntroductionRecently pipe is used widely on the industry,agriculture and daily life. Natural gas and oil supplybecomes one of the fundamental public services and itsimpact on the urban infrastructure is getting larger. Theurban oil/gas pipelines, as they are buried under theground, are prone to external corrosion usually derived bymoisture and chemical agent in soil, which causes materiallosses of the pipe wall. Also, cracks in the welded regionand the da…     

基于概率法的移动机器人无线网络定位系统

 作为一种全新的室内定位技术,将无线路由器的无线信号强度（Receive Signal Strength Indicator,RSSI）值应用在室内移动机器人定位领域。为实现室内移动机器人的定位,提出利用无线信号强度值定位的概率法,根据无线信号强度值在室内环境中的分布特点,分析概率法定位原理,开发一种基于VC++6.0平台室内移动机器人定位系统,该定位系统包括硬件平台和软件平台,并进行移动机器人定位实验,得到较好的定位实验结果。同时,分析机器人定位精度,确定影响定位精度的因素主要包括障碍物、人体、温度和湿度等。定位实验结果表明,在结构化环境下机器人定位的最大偏差为1.2758m,最小定位偏差为0.3007m,可以较好地满足室内移动机器人的定位要求。     

基于结构化压缩感知方法的管道检测应用研究

根据压缩感知(CS)理论及管道泄漏信号特征,提出管道泄漏信号结构化测量矩阵部分重构(SRMPR)的压缩采样和检测定位方法。该方法以远低于Nyquist采样率对管道泄漏信号同步实现压缩采样,并在部分重构过程中实现泄漏检测定位。与传统相关定位法的仿真实验比较的结果表明,当信号长度为4096时,SRMPR方法比传统相关定位方法精确度提高0.34%;当压缩采样比为5%时,重构信噪比达到30.44dB。本文所提方法能够重构管道泄漏信号重要特征,具有可行性和有效性,可以满足管道泄漏信号实时检测定位的需求。     

Indoor monocular mobile robot navigation based on color landmarks

A robot landmark navigation system based on monocular camera was researched theoretically and experimentally.First the landmark setting and its data structure in programming was given;then the coordinates of them getting by robot and global localization of the robot was described;finally experiments based on Pioneer III mobile robot show that this system can work well at different topographic situation without lose of signposts.     

Indoor monocular mobile robot navigation based on color landmarks

A robot landmark navigation system based on monocular camera was researched theoretically and experimentally. First the landmark setting and its data structure in programming was given; then the coordinates of them getting by robot and global localization of the robot was described; finally experiments based on Pioneer III mobile robot show that this system can work well at different topographic situation without lose of signposts.     

基于异步卡尔曼滤波的移动机器人动态定位

针对室内移动机器人动态定位在网络盲区中失效的情况,提出一种根据机器人周围网络环境动态选择信标节点,完成自主定位的系统.利用扩展卡尔曼滤波后的RSSI完成测距,然后采用极大似然算法完成定位,再用异步卡尔曼算法修正定位误差.该算法成功地将经典卡尔曼滤波与其他定位算法相结合,对于定位算法的结果进行平滑和优化,修正和改进定位精度.尤其在网络盲区中,采用异步卡尔曼滤波获得最优数据.仿真实验表明该系统针对移动机器人自主动态定位具有精度高、适应性强、鲁棒性好等特点.     

一种新型管道检测机器人系统

摘要：研制了适用于管径为400～650mm的煤气管道内缺陷自动探测系统．该系统由采用远程网络控制技术的管道机器人移动机构、无损检测传感器和地面工作站等组成．综述了管道检测机器人的系统总体设计、关键技术和性能实验．实验结果表明，所研制的管道检测机器人系统在管道中运行平稳，具有稳定的牵引力，其值可达1．404kN，适用于400-650mm管径的油气管道检测．     

一种自主移动机器人智能导航控制系统设计

提出一种实用的自主移动机器人智能导航控制方案,以研制的模型样机HN-9为例,阐述了其具体实现技术.机器人采用扫描式超声波实现作业环境的探测,基于码盘和电子罗盘的组合导航子系统实现定位估计,利用模糊决策子系统产生反应式智能导航控制行为.仿真实验及模型样机的实际运行效果验证了该系统构成的可行性.这种模块化的低成本设计方案便于在移动机器人的嵌入式控制系统上实现,便于对已有移动机器人系统进行改造以实现自主导航功能,用以提高操作机动性与可靠性.