超声避障技术在轮式机器人导航中的应用研究

随着智能控制的发展,机器智能化成为大势所趋。其中轮式机器人是一种集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统,它集中地运用了计算机技术、人工智能与自动控制技术、现代传感器技术、信息与通信等技术,是典型的高新技术的综合体。其中轮式机器人障碍物探测是机器人前进的前提。通过采用超声波探测原理,设计了轮式机器人障碍物探测系统。仿真和实验证明,该系统能够很好的探测轮式机器人前方的障碍物,为后续机器人的避障控制提供了重要依据。     

自动避障三轮管道机器人设计

管道机器人作为一种有效的探测设备,可以深入人类无法到达的狭小空间内执行勘查任务。轮式机器人具有结构简单、运动连续平稳、速度快、可靠性高等诸多优点,因此开发了基于STC系列单片机的三轮轮式结构管道机器人。应用红外传感器电路实现有效避障功能;加入角度传感器模块,确保机器人可以在管道最底端平稳行进;采用脉宽调制技术驱动直流电机,通过改变占空比来控制机器人运动。设计的轮式管道机器人实物具有体积小、可裁剪性强、便捷等特点,能够完成管道内探测、数据收集等功能。     

嵌入式轮式机器人实验平台设计与实现

为解决科研用机器人价格昂贵、扩展性差的问题, 给出嵌入式轮式机器人实验平台的设计。 从平台硬件环境的搭建, Linux 设备驱动程序开发, 嵌入式多线程服务器的设计, 上位机软件设计等, 详细讨论了轮式机器人实验平台的设计及开发过程。 该平台能通过 MPU6050 六轴传感器和 HMC5883 电子罗盘实时获取姿态角和航向角; 能实时地将采集到的视频流及传感器数据发送到上位机客户端, 同时接收并处理来自客户端的控制指令, 进行运动控制、 避障处理等。 实验结果表明, 该轮式机器人实验平台与 PC 之间数据及指令传输流畅稳定,造价低廉, 功能丰富, 模块化程度高, 能满足开展机器视觉与导航等领域研究的要求。     

小型地面移动机器人控制系统设计

结合特种机器人在复杂路面作业情况,确定了轮式腿结构作为小型地面移动机器人行走机构,设计开发了小型地面移动机器人控制系统。采用上下位机无线控制方式对小型地面移动机器人进行控制,实现人机分离,克服了有线控制的局限性。上位机为PC机,下位机为单片机．采用LabVIEW软件开发了控制系统界面。试验表明：设计开发的小型地面移动机器人控制系统人机界面友好,操作方便,工作可靠。     

基于角度模型的机器人驱动系统参数辨识

针对直流电动机驱动的轮式机器人,提出一种根据机器人轮子编码器读数辨识机器人驱动系统参数的算法,并与传统的根据速度输出来辨识机器人参数的方法进行了比较.仿真计算证明:根据编码器数据辨识有更好的精度及抗干扰能力.     

基于改进模糊PID的轮式机器人速度控制器设计

针对轮式机器人在行走过程中存在速度平衡超调较大与调节时间较长、速度平衡效果较差的问题,采用Matlab/Simulink与Carsim仿真软件建立轮式机器人四轮差速运动模型,对于无刷直流电机(BLDCM)系统,在原有模糊PID的基础上,结合抗积分饱和算法与变速积分算法,提出一种改进模糊PID控制的调速方法。仿真结果表明,通过抗积分饱和与变速积分算法改进后的模糊PID控制器与传统模糊PID控制器相比,在机器人速度平衡控制过程中,超调降低30%,调节时间降低33%,具有速度响应时间短、速度响应曲线波动小的优点。搭建了轮式机器人实验验证平台,实验结果表明,改进后的模糊PID控制调速方法的速度响应快,满足轮式机器人速度控制需求。所提设计可为轮式机器人速度稳定系统调试提供理论指导,并可应用于以速度调控为主导的控制系统。     

IMU和轮式里程计联合的雷达畸变校正算法

为了校正低帧率2D激光雷达在机器人快速移动时产生的运动畸变，提出一种惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)和轮式里程计联合的激光雷达运动畸变较正方法。在传统轮式里程计辅助法的基础上，针对轮式里程计高速时容易打滑造成角度测量误差较大的缺点，利用局部角速度精度较高的IMU数据来完成激光雷达角度误差的较正。算法采用麦克纳姆全向轮式机器人进行验证。实验结果表明：IMU和轮式里程计联合较正运动畸变的方法能够克服轮式里程计打滑的机械性缺陷，有效减小雷达的位移误差和角度误差，大大提高低帧率2D激光雷达地图构建的质量。     

轮式装载机可控油气减振装置组合阀块

设计开发出轮式装载机可控油气减振装置组合阀块,在轮式装载机可控油气减振装置中的应用提高了轮式装载机的行驶稳定性,降低轮式装载机高速行驶和负载行驶中产生的振动,削减由于振动对轮式装载机所造成的危害。     

轮式机器人遗传模糊神经网络转向控制

针对数学模型复杂的轮式机器人的转向控制问题，使用基于遗传算法的模糊神经网络转向控制方法．首先建立车辆的神经网络模型，然后构造模糊神经网络控制器，再用遗传算法寻找模糊神经网络控制器的参数，最后提高控制器对速度变化的适应性．仿真表明，该方法可以对机器人的转向进行有效控制，效果良好，能适应各种不同速度变化，是一种有实用意义的控制方法．     

轮式移动机器人大转向航向跟踪控制

为了防止轮式移动机器人在大弯道路跟踪时出现过度转向而引起较大跟踪误差或偏离预定路径,提出了种能适应大转向的航向跟踪控制方法,利用机器人前轮偏角的绝对方向作为控制器反馈航向,仿真实验结果表明,该方法与以机器人车体航向作为反馈量的常规方法相比,在大转向航向跟踪时能有效志改善系统的动态特性,减少超调和振荡,提高基于航向控制的轮式移动机器人大弯道路径跟踪性能。     

TETRA数字集群系统语音编解码算法研究

研究了陆地集群无线通信（TETRA）数字集群移动通信系统的语音压缩编解码算法的基本原理。TETRA语音压缩编解码器使用一种低复杂度的ACELP（代数码激励线性预测）算法，通过线性预测和磁量量化等方法降低比特率，并通过自适应码本和代数码本相结合的方法降低了CELP声码器的复杂度，兼顾了较好的语音质量和较低的比特率。在微机上通过C评议和Matlab对TETRA的语音编解码算法进行了实时仿真，语音信号由微机声卡录入和播放。仿真结果表明，该算法具有速率低，重建语音可懂度高，计算复杂度低等优点，适于在移动通信中应用。     

声控机器人的特定人孤立词汉语识别系统设计

利用语音命令对机器人的行动控制,有很大的实用价值。介绍了采用动态时间弯折(DTW,Dynamic Time Warping)算法进行模式匹配的特定人孤立词汉语识别系统。DTW算法简单有效,尤其适合孤立词语识别系统。用凌阳单片机SPCE061A搭建的机器人平台对系统进行测试,结果表明,系统识别效果良好,控制者通过语音可以实时控制机器人行动。     

基于区间二型模糊滑模的移动机器人轨迹跟踪控制

针对具有典型非线性特性的移动机器人轨迹跟踪问题,提出区间二型模糊控制与滑模控制相结合的方法对其轨迹进行跟踪。通过对滑模控制的滑模面和趋近律的适当选取,令系统快速趋近,在一定时间内收敛至平衡状态。采用区间二型模糊控制方法,实时对趋近律参数进行调节,实现对未知干扰的处理,令系统对外界干扰具有良好的抵抗能力。并通过Lyapunov函数进行稳定性证明。最后仿真结果显示,本文提出的方法在未知干扰作用下,可对移动机器人轨迹进行良好跟踪,具有良好的运动品质。     

室外移动机器人遥控系统的设计与实现

室外移动机器人的遥控系统由移动指挥站、移动机器人站、无线通信系统组成.在临场感遥控系统中,需要将移动机器人站摄像头得到的图像经过发射机和天线传送给移动指挥站.为了使得图像的接收效果更好,使用定向天线增强天线增益.定向天线只有在某一个方向上增益最强,定向发送天线固定在该云台上,根据位置和角度信息控制云台转动使得接收天线始终对准目标点.为了增强定向天线的接收效果,设计了自动对中天线云台系统和遥控器.     

基于MATLAB/Stateflow的助老服务机器人逻辑控制仿真

助老服务机器人是一种可以为老年人提供助行、陪伴和护理等日常服务的机器人.该文提出了一种具有助行和护理功能的助老服务机器人并对其总体结构进行了设计.根据助老服务机器人的功能特点将其划分为行走、取物、人体监测和语音交互4种工作模式.基于MATLAB/Stateflow图形化设计与开发工具对助老服务机器人的主要功能模块进行逻辑建模与仿真.仿真结果表明,该控制模型可以模拟助老服务机器人的实际工作过程,为助老服务机器人控制系统的设计与实现提供了理论依据.     

移动机器人的并行免疫计算模型

为了支持未知环境下移动机器人自主导航，提出了移动机器人的并行免疫计算模型，为解决其在线导航优化、病毒／路障识别和计算效率问题提供了基础组织。免疫计算模型分为固有免疫计算层、适应性免疫计算层和并行／分布式计算层，并行免疫计算模型建立在此3个免疫计算模型基础上。探讨了移动机器人并行免疫计算模型的负载极限和负载平衡，分析了此类移动机器人系统的鲁棒性；提出了移动机器人并行免疫计算模型用于路障识别的方法。移动机器人并行免疫计算模型的复杂性分析及仿真结果表明，并行计算能提高其效率；仿真结果表明，移动机器人可消除病毒，并具有较高计算性能。     

Multi-Level Error Detection and Concealment Algorithm to Improve Speech Quality in GSM Full Rate Speech Codecs

Digital mobile telecommunication systems, such as the global system for mobile (GSM) system, want to further improve speech communication quality without changing the channel encoders and decoders. Speech quality is most affected by residual bit errors in received speech frames. Conventional methods use binary decision strategies for error detection and concealment in frames. This paper presents a multi-level error detection and concealment algorithm for GSM full rate speech codec systems. The algorithm use...     

未知环境下移动机器人的同时定位和地图构建

针对未知室内环境下的自主移动机器人的同时定位和地图构建(SLAM)问题,通过激光测距仪来获取环境信息,采用室内环境直线特征的提取和匹配方法,使移动机器人能够自主定位,解决了里程计传感器在移动中所带来的不确定性误差,同时采用移动栅格法对全局地图更新,提高了系统运行速度.利用Pioneer-3移动机器人平台进行实验,得到了较完整的环境地图.实验结果表明了基于环境特征的移动机器人同时定位和地图构建方法的有效性和实用性.     

基于活动单眼定位的移动机器人物体收集

探讨了移动机器人基于活动单眼的定位算法,并以该算法获得的视觉信息进行自主式移动机器人物体收集的实验。对目标的获取、在物理坐标系中的定位和延时补偿以及控制方法等问题进行了讨论,并给出结果。从定位结果的分析来看,定位精度可以满足移动机器人控制的需要,介绍了机器人进行物体收集的控制策略。实验表明,基于该定位算法的物体收集策略可以较好地完成任务,并具有良好的鲁棒性。     

路径预设的移动机器人设计

 为实现具有环境自适应能力的全方位移动的机器人,分析了当前移动机器人运动路径规划中存在的问题,提出一种路径预设移动机器人的设计方案。该系统由移动机器人和无线遥控器两个部分组成,采用霍尔传感器、红外避障传感器和电子指南针等多种传感器的融合,实现移动机器人的精确移动、路径学习和信息存储。从记录模式和移动模式两个方面阐述了系统工作流程。调试结果表明,设计提出的移动机器人能搭载各种设备,完成按预设路径移动并反向返回的功能,适于在智能家居等环境中进行监控采集等应用。