未知环境下改进的基于BUG算法的移动机器人路径规划

对未知环境下移动机器人路径规划的方法和发展现状进行了概述总结,指出了各种方法的优点和不足.同时研究了环境未知情况下的移动机器人实时路径规划问题,将Bug算法与基于滚动窗口的路径规划相结合,提出了一种改进的移动机器人路径规划方法.规划时只考虑当前状态下所必须的传感数据,不必计算障碍物的边线解析式,节省了存储空间,提高了规划效率,保证了算法的实时性.算法采用两种行为模式,为了保证路径规划的完备性和全局收敛,同时给出了全局收敛标准.由于算法的固有原理,在陷阱区域移动机器人容易左右徘徊,无法达到目标点.针对算法的这个问题,利用虚拟障碍的概念提出了基于局部切线图算法的移动机器人路径规划.最后对本算法的收敛性和完备性给予了证明.仿真实验验证了该方法的有效性.     

视觉量角计修正定位算法及其误差分析

针对移动机器人在室外环境中的定位提出了一种基于视觉量角计的定位算法.首先简单介绍一种使用码盘和惯导的定位方法,并且描述了视觉量角计的主要思想,然后给出了定位算法,并且对它进行了误差分析以确保该算法的可行性.同时在本实验室自主开发的机器人上进行了验证,从而从理论和实验两方面确保了本算法的可靠、有效.     

神经网络在移动机器人路径规划中的应用

对于环境信息完全已知的移动机器人的全局路径规划问题,应用了一种并联的神经网络结构与模拟退火算法相结合的方法,并提出了一种局部路径修正算法,最终得到一条最优的平滑路径。计算机仿真研究表明,该算法计算简单,收敛速度快,规划的路径为一条最短无碰且安全的平滑路径。在计算机仿真验证的基础上,以P3-AT型轮式移动机器人为平台,通过机器人模拟实验验证了该算法的有效性。     

基于改进模拟退火算法的机器人全局路径规划

针对全局静态移动机器人路径规划问题,给出了一种简单易行的改进模拟退火算法.算法通过引入脱障算子和一致寻优算子,提出了一种新的状态产生方法.前者采用维值定向扰动策略,使碰撞路段的两个端点以一定步长跳离障碍物,这既保证了路径的无碰性,又加快了寻优效率；后者对随机选取的若干个路径点进行变步长地调整,使产生的候选解可以遍布整个解空间,提高了算法的全局寻优能力.最后,通过对一般环境和“陷阱”环境路径规划问题的仿真,验证了该方法的有效性.     

移动机器人定位方法对比研究

定位问题是移动机器人领域内一个最重要的内容.首先定义了用于移动机器人位置跟踪的系统模型,介绍了基于该系统模型的移动机器人定位方法.在统一的平台上实现了三个滤波估计定位方法,二个贝叶斯估计定位方法,一个地图匹配定位方法,并基于一批实际的测量数据对六种定位方法进行了实验验证,对实验结果进行了深入的分析与比较.基于滤波的定位方法定位更精确,基于贝叶斯估计的定位方法更鲁棒.地图匹配定位虽然简单易行,但不能解决动态或相似环境中的定位问题.     

特征点法SLAM视觉里程计自适应优化算法

为减少动态环境对移动机器人同时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)的影响,提出了一种特征点法视觉里程计自适应优化算法.该算法有助于改善光照条件变化情况下图像特征的不变性,有效提取纹理信息不充分区域的特征用于图像匹配.采用降采样法建立图像金字塔,将每个缩放...     

未知环境中FastSLAM算法的数据关联问题

讨论FastSLAM算法(FastSLAM-对SLAM进行因式分解的一种快速算法)在未知环境中的数据关联问题.在标准的FastSLAM算法中,通常假设数据关联是已知的.然而现实情况中,数据关联往往是未知的.采用一种基于单个粒子的最大似然数据关联和环境否定信息相结合的方法来解决未知环境中的数据关联问题.仿真结果表明,新的数据关联方法提高了移动机器人在未知环境中自身定位和地图创建的精度.     

基于启发式的多机器人SLAM地图融合方法研究

同步定位和地图构建（simultaneous localization and mapping,SLAM）是移动机器人在未知环境中完成地图构建和定位任务的关键技术。针对多机器人SLAM中的地图融合问题,提出一种启发式的搜索方法引导局部地图的重复区域进行地图融合。每个机器人可以在不了解其相对位置的情况下建立局部地图,并将局部地图信息发送至同一工作站中,以局部地图的相似性为判断指标融合得到最优的全局地图。在机器人实物平台上进行验证,结果证明了多机器人SLAM的地图融合算法的有效性和准确性。     

基于粒子群的控制器参数模糊规则自动提取

设计一种移动机器人轨迹跟踪控制器并利用Lyapunov稳定性定理证明了该控制器的全局稳定性。针对人为设定该类控制器参数工作量较大,根据移动机器人跟踪控制过程的非线性本质,提出了一种采用模糊非线性参数的跟踪控制方法。在无先验知识的前提下,利用粒子群算法自动提取控制器参数的模糊规则基。设计一种动态群体的粒子群方法,使得种群的多样性得到保证,减少局部收敛的可能,同时又不会对已有种群的模式造成巨大破坏。对比实验验证了该方法的有效性。     

具有混沌搜索策略的蝙蝠优化算法及性能仿真

蝙蝠算法是受自然界中的蝙蝠通过回声定位进行搜寻、捕食行为的启发演变而来的一种新颖的仿生群智能优化算法.在分析基本算法仿生原理和局限性的基础上,提出一种改进蝙蝠局部搜索能力的优化算法,通过逻辑自映射函数产生混沌序列,引入到蝙蝠算法中对精英个体进行混沌优化,同时动态收缩搜索空间以加快收敛速度.改进算法有效结合了基本蝙蝠算法的全局优化能力和混沌算法的局部搜索能力,对经典函数的仿真测试表明,改进算法显著提高了优化性能,在寻优精度和全局收敛能力方面优于基本蝙蝠算法,是解决工程应用中复杂函数优化问题的一种有效方法.     

多自主移动机器人计算机仿真系统的设计与实现

提出了一种多移动机器人计算机仿真系统的设计方案，开发并实现了在局域网上以服务器-客户端模式工作的基于二维平面模型的多移动机器人仿真系统，该系统提供的环境建模及实时修正功能，参数可调的传感器模型，通讯协议，算法设计相对独立的特点极大地方便了多移动机器人系统的研究工作。     

基于目标搜索任务的群机器人路径规划

微粒群算法具有搜索效率高,收敛速度快的特点,可应用于基于目标搜索任务的群体系统。人工势场法可用于移动机器人的避障导航,提出一种在环境未知情况下基于机器人多传感器结构的人工势场法MSAPF,和一种具有群机器人系统特征的SRPSO算法,将二者相结合,应用于群机器人系统的目标搜索任务,在搜索目标的同时实现避障导航路径规划,通过对多组不同数量机器人的仿真实验验证了此方法的有效性。

Abstract：

Particle Swarm Optimization algorithm has high searching efficiency and constringency speed,and can be used for the target-searching swarm intelligence system.The artificial potential field （APF） is an effective local path planning method for the mobile robot.The MSAPF （multi-sensor-based APF）,integrating with the SRPSO （Swarm-Robot PSO） algorithm was proposed,used for realizing the path planning of swarm robot system while searching the target.The efficiency has been proved by the simulation experiments with different individual quantity of swarm robot.     

基于粒子滤波的机器人定位及动态目标跟踪

提出了一种基于粒子滤波的动态跟踪算法,解决了传统SLAM理论在处理动态目标时误差不断累加的问题。通过分析移动机器人和激光测距仪,里程计的原理,建立了机器人的运动和观测模型。将数据关联的方法用于动态环境中则提高了系统的稳定性和定位的精度。仿真结果表明此算法能够比较精确地估计出机器人的位姿以及动态目标在地图中的位置,为开展将静态与动态相结合的定位与地图构建的研究提供了一种可行方案。     

基于神经网络和PSO的机器人路径规划研究

提出一种神经网络和粒子群算法相结合的移动机器人路径规划方法。采用小波网络和RBF网络相结合的四层神经网络结构,克服了传统神经网络方法进行路径规划时对每个障碍均设计一些特定的隐节点,当障碍较多且环境动态时,网络结构庞大且神经元的阈值随时间的变化而需要不断改变的缺点。利用粒子群对神经网络的参数进行训练,在规定的代数内对网络参数优化,使得机器人在移动过程中能够快速响应环境的变化。通过对移动机器人在动、静态不同环境下的仿真实验,证明了方法的有效性。     

Map Building for a Mobile Robot Based on Grey System Theory

In this paper, a new method for mobile robot map building based on grey system theory is presented, by which interpretation and integration of sonar readings can be solved robustly and efficiently. The conception of "grey number" is introduced to model and handle the uncertainty of sonar reading. A new data fusion approach based on grey system theory is proposed to construct environment model. Map building experiments are performed both on a platform of simulation     

机器人三维定位系统中关键技术的研究

深入研究了机器人三维定位系统中的扫描匹配及位置信息空间定位技术,提出了一种基于ICP的高效扫描匹配算法。该算法采用滤波,特征提取及非线性迭代的方法在保持扫描匹配的精确度的同时大幅减少了计算时间,弥补了传统ICP算法效率较低以及可能收敛不到全局最优解的缺陷。然后使用在改进算法的基础上引入倾角传感器的方法解决了传统机器人定位系统中存在的不易获取地面坡度信息以及恢复出的机器人空间位置精度较低的问题。     

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。     

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。     

多移动机器人圆形队列形成算法

该文提出一种多移动机器人圆形队列形成算法。在机器人数量不太大的条件下,通过迭代调节多机器人形成的多边形的边长和内角以实现在某一圆上均匀分布,再调节机器人与圆心的距离,最终使机器人均匀分布在一个指定半径的圆上。仿真结果验证了该算法的有效性。