面向室外自然环境的移动机器人视觉仿真系统

基于视觉传感器的道路跟踪、导航是移动机器人自主行驶的重要组成部分。主要是对二维视觉传感器CCD彩色摄像机、三维视觉传感器激光雷达、以及立体视觉进行了仿真。通过设定OpenGL中基于针孔摄像机模型视锥的各项参数、截取并保存屏幕象素来实现摄像机仿真;利用射线跟踪的方法进行激光雷达的仿真;通过提取地形数据的方法进行立体视觉的仿真。该仿真系统能够比较真实的反映移动机器人在行进过程中的传感器数据获取情况,利用该系统可以很好的为以后的模块如融合和规划提供仿真实验数据。     

不确定环境下基于动态子目标搜索的移动机器人导航算法及其实现

在不确定环境下进行移动机器人的路径规划一直是当今机器人研究领域的一个焦点问题和难点问题。采用最短切线法引入动态子目标,通过分析激光检测系统LMS200采集的数据,在导航途中临时产生一系列子目标来代替真实目标点,提出了一种基于最优动态子目标的搜索的最短路径算法SAS,并在此基础上,对算法进行了改进。在仿真和真实环境下的实验结果都表明方法可行有s效,能够满足移动机器人导航的实时性要求,为移动机器人实现无碰撞局部最优路径规划提供了一种新型实用算法。目前该方法已经成功地应用于浙江理工大学移动机器人ZSTU。     

一种3自由度移动机器人的跟踪新策略

在证明了3自由度移动机器人系统具有可逆性的前提下，利用神经网络α-阶积分逆系统线性化解耦能力，将严重非线性及耦合的3自由度移动机器人系统解耦成3个SISO(single input—single output)的子系统，采用线性控制理论设计了路径跟踪控制器，实现了位置和方位的独立跟踪，同时提高了控制算法的实时性。最后通过路径跟踪仿真实例验证了算法的可行性和有效性。     

一种位-姿交替控制的机器人路径跟踪方法

建立了非完整移动机器人的离散化运动学模型。根据机器人位姿定位问题的描述,设计了基于人工驾驶思想的路径跟踪模糊控制器。针对机器人相对于位姿目标点的方向误差和姿态误差之间的耦合矛盾,提出一种位-姿交替控制的路径跟踪方法。当存在较大位置误差时进行位置控制以实现快速跟踪,当位置误差较小时进行姿态控制,两者根据误差的大小交替进行。仿真结果表明了该模糊控制器的有效性和对路径跟踪的快速性。     

移动机器人的快速终端滑模轨迹跟踪控制

针对基于动力学模型描述的非完整移动机器人轨迹跟踪问题,给出了一种快速终端滑模控制器设计方法,该方法结合反演(backstepping)设计和快速终端滑模控制的思想,实现了非完整移动机器人全局快速轨迹跟踪控制,并且能够在有限时间内完全跟踪上期望轨迹。该方法将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚拟控制量简化了控制器的设计,具有直观的稳定性分析,设计方法简单。仿真结果验证了该控制器的正确性和有效性。     

基于粒子滤波技术的欺骗路径识别

欺骗路径规划是作战仿真中的研究内容之一。对于欺骗路径,传统的路径识别方法存在很大的局限性,识别效率不高。针对目前路径识别方法中存在的不足,提高对欺骗路径的识别效果,将粒子滤波技术引入到欺骗路径识别领域。通过建立系统状态方程和观测方程,一方面降低观测噪声带来的干扰,准确把握当前时刻识别对象的位置信息;另一方面根据采集到的动态数据估计欺骗模型中的关键参数,从而对识别对象的运动趋势和真实目标进行判断。仿真实验表明,基于粒子滤波技术的欺骗路径识别方法能够提升识别效率,准确地判断出识别对象的真实进攻目标。     

基于COM技术的多移动机器人仿真系统

提出了一种基于COM(ComponentObjectModel,组件对象模型)技术的多移动机器人仿真系统的模型,并通过该模型初步实现了一个将移动机器人控制器组件化的仿真平台。COM规范定义的组件模型所具有的进程透明特性和可重用性很好地对应了多移动机器人系统的分布式特点。采用COM技术的多移动机器人仿真系统,具有良好的分布式运行能力和方便的实时交互能力,极大地方便了多移动机器人系统的研究工作。     

双臂移动机器人的图形化编程与仿真控制系统

介绍一种双臂移动机器人的图形化编程与仿真控制系统。用户通过图形编程界面对机器人编程和任务规划，在三维仿真环境中预宽和分析规划结果，最后将优化程序下载到真实机器人中进行控制。采用Java3D和VRML实现三维仿真；基于RT-Linux平台保证仿真控制的实时性；实现了多机器人机制以支持机器人的流水线协作。该系统现在支持日本安川电机株式会社的双臂移动机器人产品。     

不确定非完整移动机器人的自适应模糊控制

为解决具有两个驱动轮的受非完整约束移动机器人的轨迹跟踪问题,首先针对系统的运动学模型,设计了一个运动学控制器;然后,基于系统的动力学模型和运动学控制器,设计了一个自适应模糊控制器,该控制器能有效地克服机器人模型参数未知和扰I动的影响,并利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性且跟踪误差收敛.仿真结果表明文章所设计的控制器具有良好的控制效果.     

非完整移动机器人的自适应滑模轨迹跟踪控制

针对动力学模型描述的非完整移动机器人系统，研究了其在未知参数和不确定性干扰下的轨迹跟踪控制问题，基于反演技术和自适应滑模控制的思想设计了具有全局渐近稳定的轨迹跟踪控制律。谊控制律将系统分解为低阶子系统来处理，利用中间虚拟控制量和部分Lyapunov函数简化了控制器设计，并具有直观的稳定性分析．满足了移动机器人的轨迹跟踪要求，且具有设计方法简单、鲁棒性强的特点。仿真结果验证了所设计控制器的有效性和正确性。     

基于路网可靠性的路网服务水平

以路网可靠性为基础,结合路网服务水平的概念,提出了描述路网性能的另外一项指标--路网可靠服务水平,然后又比较了服务水平与路网可靠性的区别,同时,采用定量的方法给出了路网可靠服务水平的具体表达形式,最后,从两个方面分析了提高路网可靠服务水平的途径.     

城市道路网的可靠性仿真

首先就城市道路网可靠性的定义、影响因素和研究重点进行了措施，然后据此建立起了基于出行时长的路网可靠性模型，通过对该模型进行仿真计算，从而为城市交通的信息化管理提供了可靠依据。最后对需要更进一步进行研究的方向提出了建议。     

系统科学的探索之路

本文从系统科学在各门学科中的定位出发,探讨了系统科学以隐喻方式从哲学、数学、自然科学和社会科学四个维度进行综合集成的可能性研究道路.     

一种基于地形匹配的自适应道路建模方法

道路建模是虚拟战场及数字城市等领域的重要研究内容之一。以横截面道路模型结构[1]为基础,给出了一种基于地形匹配的自适应道路模型的构建方法。通过引入道路控制点结构,为四种主要道路现象建立了模型,然后提出一种“预测-判断”匹配法,用来在各个控制点之间实时生成地形匹配的非均匀截面串。算法可以较好的解决道路与地形的匹配问题,同时可以有效的降低道路模型的复杂度,提高渲染效率。     

养护路段的有序聚类划分

路段的合理划分是开展路面养护和管理工作的基本前提.本文首先分析了常规养护路段划分方法在实际养护工作中的缺陷,然后提出了一种更加合理、操作性更强的养护路段划分方法,即利用有序样本的聚类方法来划分养护路段,主要阐述了有序样本聚类的基本原理,建立了养护路段的有序聚类模型,并利用此模型进行了实例分析.     

基于交通路网的移动对象数据模型

结合城市交通路网中移动对象沿道路运行的特点,提出了一种基于交通路网的移动对象定时更新模型及其位置更新策略.该模型实现了高频采样时在保证精度的前提下对数据进行筛选以实现数据压缩,低频采样时根据路网拓扑结构和对象运行轨迹对数据进行补偿以提高教据精度.同时,它能够支持历史查询,当前查询和预测查询,并对中断信息进行处理.与传统模型相比,该模型保存的轨迹信息更接近于实际运行轨迹.     

城市道路网络可靠性的研究

本文对路网可靠特的形成和影响因素分析进行了说明，并且将其与路网服务水平加以区分，然后从网络的生存性和有效性两个方面来对其予以刻画，提出了基于路径与交叉口可靠性的函数关系式，最后指出了在研究过程中需要注意的几个问题。     

城市道路落客区车辆延误模型

提出一种城市道路落客区车辆延误的计算模型。分析了独立落客区和路段落客区的交通组织模式。将“排队落客”模式的落客过程分为2个阶段,结合排队论和可插车间隙理论,建立了落客车辆的延误模型,并设计了优化算法。随后以北京市安贞医院入口路段为测试对象,应用VISSIM仿真软件和实际调查的数据对模型进行验证。分析了落客率和落客区长度对落客车辆延误的影响。结果表明,模型能够精准的获取落客车辆的延误,同时可以为落客区的合理设置提供依据。     

基于位移映射的道路生成与绘制方法

以矢量形式表达的道路信息在地理信息系统中占有重要地位。通过位移映射方法解决了三维地形上道路的生成与绘制问题。首先,在考虑道路几何约束的情况下,根据道路平面图以及相应的DEM数据生成参考曲面;然后,通过对参考曲面的一次离屏渲染,利用深度图方法生成DEM位移图和纹理掩模图;在地形绘制中同时使用位移映射和纹理映射,实现道路几何信息以及细节信息的实时嵌入。实验表明,这种方法在小尺度显示中以较低的代价增强了道路仿真绘制的真实感。     

履带车辆路面激励响应仿真

用新一代动力学仿真软件Recurdyn建立了某军用履带车辆的简化动力学模型,将路面不平度和车辆行驶速度相结合,以路面激励的形式作用在负重轮上,利用该模型对车辆在C、D、E、F级路面上的行驶工况进行了仿真,计算出了车体的响应。其结果可为车辆的平顺性研究及车辆悬挂系统的可靠性分析提供参考。