基于图像的非标定视觉反馈控制机器人全局定位方法

针对机器人非标定全局定位问题,研究Kalman滤波(Kalman filtering,KF)算法联合反馈型Elman神经网络(Elman neural network,ENN)学习机器人图像空间与运动空间非线性映射关系,从而建立基于图像的视觉反馈控制方法.首先利用ENN学习得到机器人全局定位的次优状态,以此为系统状态向量构建伺服系统状态方程与观测方程,进而利用KF估计得到机器人图像雅可比矩阵.其次,采用KF对ENN网络权重进行在线微调,KF联合ENN满足机器人全局定位稳定收敛的要求,并对环境干扰具有一定的自适应性.最后在摄像机参数未标定条件下,进行六自由度机器人"眼在手"(eye-in-hand)定位比较试验,结果验证了提出的非标定视觉伺服控制方法的有效性.     

一种基于全景视觉系统的Robocop机器人定位方法

对全景视觉成像原理进行了讨论,提出了一种基于YUV色彩空间的多阈值图像分割和利用三角定位原理实现的机器人定位方法.通过识别全景视觉图像中坐标已知的特征信标,提取信标特征,进而应用几何原理计算出机器人的空间坐标,实现机器人的定位,为机器人导航和蔽障工作奠定了基础,有效地减少了彩色图像分割的计算量,避免了全景视觉图像柱面展开所带来的误差.通过实验证明,本方法能够较精确地实现机器人的定位.     

基于遗传算法的机器人自定位

为了解决中型组比赛环境下的足球机器人自定位、绑架和跟踪问题,提出一种基于遗传算法的机器人连续自定位方法.首先,从全景图像中提取出场上黑线与机器人辐射线的交点;然后,把该交点与环境地图对应黑线间距离之和的最小值做为适应度函数;最后,以机器人中心坐标做为个体,进行选择、交叉和变异操作,收敛到机器人的自定位坐标.另外,针对绑架和连续定位,在遗传算法全局自定位基础上利用梯度优化算法局部修正主位姿,提高了自定位精度和算法的鲁棒性.仿真结果和场地环境机器人自定位试验说明了该定位方法的有效性.     

未知环境下机器人定位与运动目标侦测

提出了一种基于扫描点匹配的未知环境下机器人定位与运动物体侦测方法.该方法利用同一性检验原则完成扫描点类型判断,有效减小由环境运动物体引起的机器人定位误差,提高了动态环境下机器人同时定位与地图构建的准确性.该方法的引入提高了基于扫描点匹配的 SLAM 方法在实际环境中的应用价值,同时拓展了传统SLAM 的研究和应用范围,使之可以与目标跟踪方法相结合.通过实体机器人实验证明了该方法的有效性.     

基于三点定位的机器人路径跟踪算法

为了实现在多环境因素制约下的机器人路径跟踪,提高其精度,文章提出了基于三点定位的机器人路径跟踪的算法,详述了定位原理和方法,阐述了实现机器人路径跟踪的方法.试验表明,该路径跟踪方法具有精度高,绝对误差小等特点.     

露天煤矿下多机器人协同煤矿搬运方法研究

针对露天煤矿下多机器人协同煤矿搬运问题,建立了由控制中心、无线网关和无线传感器组成的无线传感器网络来控制多个机器人协同工作.为了实现高效的合作,以任务完成时间衡量机器人的合作效率,提出了基于效率最优的任务分配机制,采用蚁群算法,由控制中心进行集中式任务分配,并通过无线传感器网络告知机器人,实现了多机器人合作.利用无线传感器节点的定位信息,采用基于到达时间差的定位方法实现了机器人定位,使得机器人可在露天煤矿自主搬运煤矿.搭建了无线传感器网络,并用Pioneer III机器人和能力风暴机器人模拟煤矿搬运,模拟结果证明提出的方法可以实现露天煤矿下多机器人的协同控制,使机器人在最短的时间内完成任务.     

“机器人技术与创新实践”课程配套实验装置设计与研究

设计了＂机器人技术与创新实践＂课程的配套机器人实验装置,该装置是一个也可用于＂机器人游中国＂、＂机器人智能搬运＂等比赛的智能循迹机器人;介绍了智能循迹机器人的体系结构和硬件平台的模块化框架;根据课程和竞赛的实际需求进行了机器人的车体设计,并完成了实物装配;设计了机器人的控制程序流程,并针对现场环境要求引入动态阈值方法改进了控制策略。     

RFID技术在一种餐厅服务机器人定位中的应用

为了提高服务机器人的定位精度,提出了一种基于射频识别(RFID)的服务机器人定位方法.设计了一套特殊的RFID系统,该系统采用读写范围较小的RFID读写器及被动式电子标签,减少了读写器读取标签的距离误差,从而提高了基于RFID定位方法的定位精度.使用读写器读取电子标签中存储的坐标数据,根据读写器安装位置与机器人中心之间的几何关系,得到机器人准确的位置,并能完成机器人航向角的判定.试验证明:该方法受环境影响小,具备较高的鲁棒性,能够获得低于±20mm的定位精度,完全满足服务机器人精定位要求.     

单目视觉定位实现机器人跟踪的实验系统和控制方法

提出一种基于视觉定位的多机器人跟踪控制方法.首先,采用单目视觉定位技术,建立平面物理坐标与视觉图像坐标之间的映射关系.然后,结合轮式移动机器人的运动学模型,基于Lyapunov方法设计轨迹跟踪控制器.最后,结合视觉定位确定机器人的平面坐标位置,分阶段规划机器人运动轨迹,实现多机器人跟踪控制.仿真和实验结果表明:该方法具有可行性和有效性.     

空间物体定位的机器人手-眼视觉标定方法

提出了一种用于空间物体定位的机器人手-眼视觉标定新方法。该方法用一恒定变换矩阵描述末端执行器坐标系与机器人坐标系的对应关系,并假定在标定过程中,物体至摄像机的距离保持不变,将三维定位的问题简化为二维问题处理,极大地减少了计算量。当未端执行器的位置变化时,不需要对系统进行重新标定。     

掘进机截割头齿座的机器人自动定位技术

为提高悬臂式掘进机截割头上截齿的定位精度,改进截割头制造质量,根据截齿在截割头表面的排列形式,分析齿尖的定位方法和截齿空间姿态的确定过程,提出并研制一种基于截割头设计方法的齿座定位专用机器人系统,介绍了将截齿定位设计坐标系转换为专用机器人制造坐标系的方法。通过控制串联式机器人手部关节的旋转与回转台的翻转,实现了截齿空间姿态设计参数与制造参数的统一;通过重力自定位原理,实现了齿座相对机器人手部的自动精确定位,有效降低了机器人调试过程的复杂性。此外,通过模拟机器人自动制造过程,分析了不同制造工艺路线对截割头齿座定位工作效率的影响。研究结果表明,采用机器人自动定位技术能有效提高截割头齿座定位精度,合理的制造工艺路线能有效提高截割头制造效率。     

基于WRV的室内移动机器人定位系统

针对W(WLAN,Wireless Local Area Network)、R(RFID,Radio Frequency Identification)、V(Video)技术在室内定位的特点,提出了基于WRV信息融合的机器人定位方法。以概率法为基础,进行了基于Kalman滤波的WLAN机器人定位实验;以增加移动误差补偿的极大似然估计定位算法为基础,进行了基于Kalman滤波的RFID机器人定位实验;以SIFT算法为基础,进行了机器人定位实验;最后研究了机器人多信息融合定位算法并进行了实验。移动机器人定位实验表明:机器人多信息融合定位平均定位偏差为0.381m,减少了WLAN、RFID及视觉系统单独定位时的偏差,定位精度上有了明显的提高,可以较好地满足室内移动机器人的定位要求。     

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。     

颅底及面侧深区穿刺诊疗机器人系统及实验研究

针对颅底及面侧深区穿刺诊疗手术在活检、放射性粒子植入、射频热凝等介入过程中的多样化需求,研发了一套多功能外科手术机器人系统.该系统可辅助医生完成放针、植入粒子等手术操作.根据不同的手术需求,设计了三款末端执行器,利用通用接口可实现末端执行器与机器人之间的快速安装与拆卸.提出基于光学导航的混合运动控制方法保证机器人系统的定位精度.通过实验验证了机器人的定位精度,并通过尸体实验验证了整个机器人系统在三种手术中的性能.结果表明,该机器人系统具有较高的定位精度,并可灵活应用于多种手术中,具有一定的可行性.     

巡检机器人全球定位系统/里程计组合定位方法

摘要：针对巡检机器人在校园环境中工作时,GPS信号易受树荫及较高建筑物遮挡而出现定位不准确的问题,提出GPS和ODO组合定位方法。该方法以GPS坐标信息为初始位置,里程计信息为主导航,GPS接收机的脉冲信号作为实时修正数据,利用卡尔曼滤波算法对系统状态进行最优估计,得到较为准确的状态估计值,最后利用状态估计值去修正系统的导航误差。同时在实验平台上进行验证仿真,实验结果表明,机器人以150cm/s的速度行驶80s后其轨迹误差能控制在5cm以内,得出利用多传感器融合技术可以提高机器人的定位精度和可靠性的结论,即通过对GPS和ODO组合定位方法能够有效提高机器人实时定位精度。     

智能社区下基于RTK技术的室外机器人定位导航方法

在智能社区环境下,借助Googel二维地图,采用模式匹配将地图中机器人活动范围部分转换为栅格地图,利用实时动态载波相位差分技术对机器人进行定位,然后采用对应比例将定位坐标与栅格地图坐标信息进行转换,实现机器人在栅格地图上的定位,以达到对机器人定位导航的目的;为保障机器人安全巡逻,采用倾斜向下安装的激光检测一个倾斜面,兼顾机器人前方与激光位置下方区域,获得更好的检测效果。通过实验验证:经过转换的二维地图与采用实时动态载波相位差分技术的定位误差在可接受范围,且机器人能顺利的实时避障,试验验证了该方法的可行性。     

基于灰狼优化算法的机器人羽流追踪方法

针对在室内扩散环境无法获得可靠的羽流流向/流速信息的情况下,解决寻源机器人源定位效率低、成功率低的问题,提出了一种基于灰狼优化算法的机器人羽流追踪方法.该方法以气体浓度值作为个体适应度,在不搭载羽流流速/流向传感器的情况下,通过寻源机器人模拟灰狼种群的社会机制与狩猎行为进行位置更新,使寻源机器人能高效地追踪羽流并定位源位置.分别将灰狼优化算法、粒子群算法、遗传算法、Z字形搜索策略进行四组机器人羽流追踪仿真实验,基于灰狼优化算法的寻源机器人的定位成功率分别为92％、94％、94％、94％.实验结果表明,基于灰狼优化算法的寻源机器人的定位成功率分别为95％、90％、90％,验证了基于灰狼优化算法的机器人羽流追踪方法的可行性和有效性.     

高温气冷堆核电站蒸汽发生器管板定位机器人

管板定位机器人用于高温气冷堆核电站蒸汽发生器的传热管检修工作。作为堵管工具的载体,搭载各种不同的堵管执行单元,将其引导至指定的工作管孔,实施堵管工序。根据施工需求,开展了管板定位机器人研究。受限于被检对象及施工工况条件,管板定位机器人采用了模块化、轻量化设计。为消除管板定位机器人工作过程中管板结构应力变形、机器人自身运动误差和姿态调整引起的变形误差等因素影响,采用机器视觉辅助定位设计方案,消除上述各种非线性误差影响,提高管板定位机器人的位置控制精度。所设计的机器人样机在蒸汽发生器模拟体上进行了实际测试。结果表明,应用机器视觉技术进行目标定位及运动反馈控制是进行非线性误差补偿的有效手段,该方法控制精度高,控制系统相对简单可靠。     

颌骨重建手术机器人定位精度分析与误差补偿

为提高颌骨重建机器人的精度,借助于—台可以实现绝对坐标测量的高精度光学定位跟踪仪,对机器人系统的定位精度进行了误差分析与补偿研究.针对结构参数和运动变量误差,采用修正的运动学模型,进一步真实地反映了机器人的实际结构参数;对齿轮传动误差和间隙引起的关节回转误差通过实验进行了修正,有效提高了关节传动精度;对零位定位误差,通过机器人逆运动学反解出关节转角,并进行误差补偿,提高了定位基准的精度.实验结果表明上述方法可有效提高颌骨重建机器人的定位精度.      

移动机器人的嵌入式控制系统

基于ARM处理器和MEMS器件设计了移动焊接机器人控制和导航定位系统,给出了陀螺仪、加速度计外围电路和相应AD采集模块设计方法,以及捷联式惯性导航系统位置和姿态解算方法.仿真实验结果表明,该导航定位系统能正确给出移动焊接机器人的位置、姿态信息.