基于RTLinux的机器人控制操作系统实现

RTLinux操作系统具有实时性、完备性和源代码开放等很多优点、结合机器人的特点，讨论了将嵌入式RTLinux操作系统应用到机器人控制操作系统中的一些关键问题，重点介绍了构造机器人操作系统的软件设计方法，构造的操作系统在移动机器人平台上进行了实验，取得了较好的控制结果，为机器人控制的深入研究打下基础。     

基于机器人操作系统的液压机器人自主导航系统设计与实现

在机器人两轮差速运动模型分析的基础上,根据运动模型的航迹演算公式可实时计算机器人轨迹姿态。基于机器人操作系统架构平台设计了机器人本体、机器人底座、驱动液压马达、导向轮、激光雷达等7个关节和连接的结构模型。各机器人关节坐标系变换关系经过Tf实时发布,用于计算机器人位置坐标信息。针对液压机器人没有配备编码器和视觉系统的不足,系统采用2D平面激光里程计模型(RF2O),通过建立连续激光扫描点对距离的流约束方程获得机器人平面运动估计,进而得出激光雷达的速度和机器人实际运行轨迹。设计了自主导航软件系统,实现了导航地图构建、定点任务导航和多机器人管理等功能,并对机器人定位导航精度进行了测试,分析对比多次指定位置和导航位置的数据差异,结果表明机器人导航定位精度达到设计要求。     

嵌入式系统中机器人操作系统(ROS)多机通信图像传输效率改善的研究

在传统的嵌入式系统中,由于计算资源有限,通信和图像传输的效率时常受到限制,导致图像检测的准确性和实时性有所降低。为了解决这一问题,一种改善机器人操作系统(robot operating system, ROS)多机通信图像传输的方法被提出。首先,利用ROS中的多机通信功能作为多机通讯的方法,实现机器人系统的分布式计算和通信;其次,调用跨平台计算机视觉库(OpenCV库)函数中的联合图像专家小组(joint photographic experts group, JPEG)图像压缩功能来提高图像传输的速率;最后,引用CvBridge(将ROS图像消息和OpenCV图像连接起来的桥梁)库将ROS压缩图像消息进行解压缩并发布解压缩后的节点,实现图像传输。通过JPEG图像压缩可以减小图像数据的大小,从而降低了图像传输时的带宽占用和延迟。提出的方法有助于提升ROS在有限计算资源下的性能,使其在多机环境中更为高效和可靠。     

基于ROS的室内导航机器人设计研究

采用基于机器人操作系统（ROS）的设计方案开展了机器人在自主导航中的应用研究,设计了一款集定位、SLAM建图、路径规划、驱动控制于一体的机器人综合系统。系统利用激光雷达扫描获取环境实时数据和里程采集信息,通过Gmapping算法对数据进行融合,以及采用自适应蒙特卡洛定位（AMCL）方法实现了环境地图绘制与定位。通过matlab对路径规划算法进行对比研究发现,路径规划任务中Djakarta算法更适应在室内多障碍物场景。而实验结果显示在模拟环境中利用Dijkstra算法和DWA算法进行避障更加有效。仿真实验结果也表明,该系统可构建高精度环境地图,并对机器人进行定位和导航,实现了在实时路径规划中成功避开障碍物到达目标点。以上研究表明在室内定位和导航任务中该机器人系统框架具有良好的可行性和稳定性。     

基于机器人操作系统的移动机器人激光导航系统

为了验证激光导航的先进性及机器人操作系统(robot operating system,ROS)的便捷性,进一步对机器人导航机理进行研究,提出了改进粒子滤波算法及改进A*路径规划,分别应用于地图构建和路径规划,并搭建了基于ROS平台的移动机器人导航试验平台,该平台具有低成本、高性能的特点。试验平台由上位机和移动机器人组成,上位机实现对机器人的控制,移动机器人配置有工控机和激光传感器,机器人通过激光传感器采集环境信息,为实现即时定位及地图构建功能提供数据支撑。研究并构建基于ROS的地图构建和自主导航功能包并通过实际环境进行试验验证。试验结果表明:构建功能包可用于机器人的激光导航中,该激光导航系统的可行且具有一定的稳定性与可靠性。     

基于ROS的UR5机器人控制系统设计

人力加工由于存在局限性而不能满足部分机械加工的需求,机器人凭借其加工代码的复用性、系统的模块化和通用性的优势具备更好的应用前景。本文提出一种基于开源机器人操作系统(ROS)设计控制系统的方法,并以试验性能较好的UR5机器人为例阐述流程。建立机器人模型并导出统一机器人描述格式(URDF)文件到rviz可视化工具中。改进快速拓展随机树(RRT)算法以综合考虑角度和距离的权重,将改进RRT算法作为机器人控制系统的运动避障规划器。采用MoveIt进行仿真测试,发现机械臂能够很好地实现避障且使规划路径平滑;电脑端连接实体UR5机器人进行运动规划试验,观测到机械臂运动过程平稳且位置精度较高,运行过程中的关节角速度曲线平滑无大幅度突变。结果表明：改进的RRT算法在规划和避障上性能较好,ROS系统在机器人系统开发上有很大的应用前景。     

基于足球机器人视觉子系统多目标搜索算法的改进

针对机器人足球比赛的需要,基于对多目标的实时跟踪搜索,提出一种在精度、稳定性、实用性等方面都符合要求的足球机器人视觉系统的目标搜索算法。     

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...     

用于AIS实时信号稀疏表示的追踪算法研究

为解决非周期船舶自动识别系统(AIS)信号的载波跟踪问题,利用信号稀疏表示方法对AIS实时信号进行重构,以获得AIS信号的信道信息,从而为实现定位信息的测量打下基础.从AIS信号特点和AIS实时信号处理的要求出发,对基于K-SVD算法所构造的自适应冗余字典,从信号处理时间、稀疏表示精度、误码率和受噪声的影响几方面对比了基追踪(BP)和正交匹配追踪(OMP)两种不同的追踪算法.实验结果表明,两种算法都能有效精确地重构AIS信号,BP算法相比OMP算法具有更好的稀疏表示精度和误码率,但是信号处理时间会更长.由于AIS对实时性的高要求,OMP算法更适合用于AIS自主定位系统.     

基于双目视觉的人脸追踪方法

机械臂自动调节电脑屏幕位置以适应人脸,在一定程度上可以方便人们工作并缓解工作疲劳,准确地识别并获取人脸的位置及姿态成为关键所在。针对人脸追踪准确率低下的问题,提出首先使用ZED mini双目相机获取图像,用双边滤波对图像进行预处理,然后使用Cam Shift算法融合TLD框架实现人脸追踪,最后对左右相机的图像进行校准对齐,再使用SGBM算法进行立体匹配,从而获取人脸的位置和姿态。试验结果验证,人脸识别准确率提高了6%,同时成功获取了人脸位置和姿态信息,实现了实时人脸追踪,满足试验要求。     

基于粒子滤波的仿人机器人跟踪算法研究

针对RoboCup标准组仿人足球机器人NAO的特点,在研究传统粒子滤波跟踪算法基础上,提出基于颜色特征和改进的粒子滤波相结合的机器人跟踪算法。改进的粒子滤波算法在传统采样重要性重采样(SIR)算法重采样过程中有选择地增加一组随机粒子,解决了传统采样重要性重采样(SIR)算法因被跟踪运动目标运动不规则而出现跟丢的问题。实验结果表明,该算法增强了基于SIR的粒子滤波跟踪算法的适应性和有效性。     

基于机器人操作系统的室内运输自动导引车系统及其设计

针对当前室内运输自动导引车(AGV)导引技术存在灵活性差、开发成本高、路径维护烦琐等问题,设计并实现了一款基于开源机器人操作系统(robot operating system, ROS)的室内运输AGV系统。该系统包括硬件层和软件层两部分。在硬件层,综合考虑现实需求、性能、成本等因素后进行硬件选型,同时搭建了AGV底盘和单舵轮行走机构,为软件层提供了一个稳定、灵活的运行平台。软件层设计包括ROS规划端和网页人机交互端两部分。ROS规划端进行AGV地图构建、自主定位、路径规划、路径跟踪、自主导航五大功能模块设计;网页人机交互端实现远程人机交互功能。测试结果表明,基于ROS的室内运输AGV系统能够有效地完成室内自动化运输任务,且路径维护灵活简便,整个系统具有很强的可行性和实用价值。     

基于免疫遗传算法的移动机器人轨迹跟踪

为实现移动机器人轨迹的准确跟踪,提出一种基于免疫遗传算法的移动机器人控制器参数整定方法.首先建立移动机器人的结构模型、运动学模型、电机控制系统模型,然后针对所建立的模型,采用一种改进的免疫遗传算法对电机控制系统模型参数进行了整定.该算法在选择下一代的过程中,既考虑了抗原的适应度函数,强调抗体的个人竞争,保证了算法的收敛速度,又引入了抗体浓度概念来体现抗体间的相互交流,从而强化了算法的全局搜索能力,弥补了传统遗传算法搜索能力不足的缺陷.文中最后利用移动机器人的实验平台,进行了带负载下驱动电机的阶跃信号响应和移动机器人运动轨迹的跟踪实验,电机的阶跃信号响应良好,移动机器人也能较好地复现所规划的轨迹.仿真与实验结果表明,所提出的基于免疫遗传算法的机器人轨迹跟踪控制算法有较高的可行性与优越性.     

基于OpenCV的人脸检测与跟踪方法实现

人脸是视频内容中的重要信息,对人脸的检测与跟踪是智能视频分析的一个重要分支。实现了基于OpenCV的人脸检测与跟踪方法。首先计算视频图像的Haar-like特征,然后利用AdaBoost级联分类器进行人脸检测,最后使用基于颜色的Camshift算法实现人脸跟踪。在VS 2010开发平台上调用OpenCV函数库进行C++编程;并使用MFC框架实现了人脸检测与跟踪方法。仿真实验结果证明方法思路合理、计算复杂度较低、鲁棒性较好。     

基于DSP的运动目标识别与跟踪的系统设计

分析了目前可视跟踪系统中存在的主要问题及DSP与主控计算机之间的数据传输效率 ,提出了符合实时处理要求的可视跟踪系统结构、图像滤波和图像分割的方法 ,经在计算机上模拟表明 ,该方法效率高 ,效果好 ,完全能符合实时要求     

基于单片机控制的太阳自动跟踪系统设计

运用欧几里得几何知识,分析研究了太阳自动跟踪系统的旋转原理,据此设计了太阳自动跟踪系统的机械结构和以单片机为控制核心的自动跟踪控制器。重点介绍了实现对太阳最强光实时跟踪的光检测电路与电机驱动电路的设计。实验表明所设计的系统中太阳能电池板可高精度自动跟踪太阳,太阳能发电系统的效率较高。     

一类互联机器人系统鲁棒跟踪控制器设计

针对一类带有不确定性的互联机器人系统,利用Lyapunov方法,设计了一个非线性鲁棒跟踪控制器.这个控制器能够保证被控互联机器人系统的位置向量与速度向量渐近地跟踪已知的轨迹.最后的仿真结果表明了该控制方法的有效性.     

基于射频识别技术的粮食供应链跟踪系统的设计

为建立快速、全面、精确的粮食供应链系统,研究了射频识别(RFID)技术应用在粮食供应链跟踪中的业务流程及使用方式,结合粮食流通特点完成了基于射频识别技术的粮食供应链的系统流程分析,进而确定了符合粮食流通管理的软硬件配置,在此基础上设计粮食供应链跟踪体系的系统架构.最后实现系统集成和测试,测试表明本系统连续工作时间为11...     

基于颜色的目标跟踪系统在机器人中的应用

在机器人视觉技术中,准确跟踪目标的关键是对目标特征的提取和对目标进行图像分割。本文在对比各色彩空间模型的基础上,选择了HSI作为分割图像模型,将色调参数H作为主要参数,同时为了提高在不同光照条件下识别的准确度,结合人的瞳孔对不同光强的反映原理,根据亮度I的值动态地调整第二参数饱和度S的值。并且在图像的融合过程中,运用游程编码技术,计算出目标的重心坐标和面积,为机器人的路径规划提供了原始数据。     

基于AM5708的智能多目标跟踪监控系统设计

监控系统的视频序列往往受到环境噪声、运动目标繁多和目标遮挡的影响,针对传统视频监控无法对人员实施有效检测、跟踪和计数的问题,设计一种基于ARM的智能多目标跟踪监控系统.从整体性角度阐述系统硬件设计方案和软件环境搭建.在算法实现方面,基于改进的自适应高斯混合模型和卡尔曼滤波实现了目标检测和跟踪,引入匈牙利算法进行数据关联...