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。     

基于机器人的地下电缆巡检与故障定位装置设计

为了克服传统电缆故障检测方法效率低、故障与异常点查找困难、不能对故障隐患进行早期预测等缺点,设计了基于机器人的地下电缆巡检与故障定位系统,该系统不仅可以发现故障隐患,预防恶性事故的发生,还可以实现对短路、断路等故障的快速、准确的识别和精确定位.侧重介绍了地下电缆巡检与故障定位系统的组成、工作原理、故障检测与定位方法、机器人的选型、温度传感器的选型等内容.工程实践表明,该系具有结构简单、可靠性高、工作稳定、故障处理速度快等优点,可用于通信、航空、航天、工业等多种领域.     

电力线路巡检飞行机器人三维轨迹生成方法

在马尔可夫模型的基础上,研究了一种电力线路巡检飞行机器人的轨迹生成方法.结合电力线路巡检飞行机器人控制的基本标准并利用三维空间的高度分层,提出了一种基于状态聚类方法的分层马尔可夫决策过程模型.在飞行机器人原有轨迹上,得到一种符合其动力学约束的飞行轨迹.最后,利用电力线巡检飞行机器人仿真实验工具,把该方法策略应用于其中,验证了其有效性和正确性.     

智能机器人在电力电缆隧道巡检的研究与应用

本文介绍巡检机器人在电力电缆隧道的应用,对隧道智能巡检机器人系统各部分功能与工作原理分析。     

隧道凿岩机器人的车体定位方法

讨论了国内自行研制的隧道凿岩机器人利用安装在隧道上的激光,使钻壁上的两个激光靶与激光过难,采集各关节传感器的值并做数据处理,能得到精确的车体到隧道断面的坐标变换矩阵,实现车体的精确定位,同时根据推导公式的特性,介绍了一种简单的定位方法。     

视觉定位脑外科手术机器人系统的坐标映射

详细阐述了基于视觉定位技术的脑外科手术机器人系统的构成与手术过程,探讨了系统四个坐标系之间的相互映射关系·利用计算机视觉、机器人和医学影像三维重建技术,辅助医生完成脑外科手术·系统采用标记点校准方法,用视觉定位代替人为机械臂定位方式,使系统在手术精度与智能化方面有了很大的改善·通过研究各个坐标系之间映射关系,完成手术校准与规划,引导机器人到达规划的位姿,为实际应用提供了理论基础·     

面向多目标搜索的群机器人任务分配研究

针对群机器人在多目标搜索过程中的协作分工问题,受黄蜂群劳动分工的启发,在黄蜂群的响应阈值模型中引入距离变量来解决群机器人多目标搜索中的任务分配问题。当机器人感知到目标信号时,机器人根据当前搜索该目标的机器人数量以及自身距群体最优位置之间的距离决定是否参与搜索该目标信号,从而实现了机器人之间针对搜索不同目标的任务分配。仿真结果表明,该方法有效可行。     

嗅觉搜索机器人的单目视觉室内定位技术研究

针对室内嗅觉搜索机器人定位问题,提出一种基于最小二乘高斯核支持向量机的单目视觉定位算法.首先,利用最小二乘高斯核支持向量机,可将机器人在图片中像素位置与真实场景中位置间的非线性映射转化为带高斯核的线性映射;然后,运用k重交叉验证方法对映射关系模型进行训练,获取优化模型参数;最后,利用单目摄像头采集机器人运动的连续图像,并根据机器人平台与其背景间的灰度差异特征实时识别图像中目标机器人平台,计算得到机器人平台形心在每一帧图像中的像素位置,进而映射出机器人平台在室内环境下的实时动态位置.实验结果表明:此定位方法能够为移动机器人在室内环境下提供高精度和无累积误差的实时定位信息;算法的精确性和可靠性得到了充分验证.     

机器人最优设计目标函数的螺旋坐标表示法

根据螺旋坐标理论,导出了机器人构件在发生扭转变形时外力和外扭矩、平移和扭转变形的螺旋坐标表示方法,在此基础上,提出了以机器人做功量作为最优设计追求目标、以机器人机构参数和(或)位姿参数作为设计变量的最优设计的目标函数的螺旋坐标表示方法.     

基于APO的群机器人目标搜索仿真系统设计

针对群机器人目标搜索问题,采用拟态物理学优化算法作为群机器人的建模工具,参考优化个体间的引斥力规则建立机器人间的作用力规则,参考优化个体的质量函数构造有关机器人感知强度的虚拟质量函数,建立群机器人目标搜索模型。根据模型参数较多,要求查看群机器人搜索过程的特点,开发了基于拟态物理学优化算法的群机器人目标搜索仿真系统,实现了参数的灵活定制,动态演示群机器人搜索过程以及生成实验结果报表等功能。     

一种电力线路巡检飞行机器人智能寻迹方案

针对大面积电力线路网络化检测的需求,结合电力线路巡检飞行机器人的特点,提出基于目标规划的电力线路巡检飞行机器人的智能寻迹方案.在智能寻迹方案的设计中,提出了包括故障率、关键度、气象因素的筛选准则,并利用对这些准则的综合评估进行电力线路的筛选;对于巡检序列的规划问题,利用反复最邻近法进行求解以确定最佳的巡检次序;对电力线...     

面向环形管道的电力巡检机器人设计与环境建图

在大型水电站中,离相封闭母线（isolated phase enclosed bus, IPB）只能通过预防性试验对设备状态进行检查,难以目视外观检查。为解决这种密闭狭小空间的环形管道的巡检困难问题,提出了一种可在水平、竖直段上行走的轮式攀爬机器人。首先,对攀爬机器人移动和附着方式进行对比分析,根据实际工况,选用轮式推力附着方式并基于该方式对机器人整体结构进行力学分析;通过搭建的模拟IPB管道内的运动实验,结果验证了巡检机器人满足水电站内IPB管道的检修需求且具有良好的适应性;设计基于柱坐标的点云配准方法,解决了管道内无法正确建图的问题,且计算时间优于激光雷达里程计建图 (lidar odometry and mapping, LOAM)及迭代最近点 (iterative closest point, ICP)算法,拓展了激光雷达点云建图的应用范围。     

基于立体视觉匹配的采摘机器人目标定位方法

为了解决采摘机器人目标定位偏差大的缺陷,提出基于立体视觉匹配的采摘机器人目标定位方法。引入立体视觉模型获取目标图像,采用线性平滑滤波模板消除目标图像的噪声;应用Bouguet算法立体校正左、右图像对;应用Sobel算子检测采摘目标边缘,确定目标的采摘中心点,通过立体匹配确定左、右图像中采摘目标的对应关系,完成采摘中心点的正确匹配,实现采摘机器人目标精准定位。测试结果显示,应用提出方法获得的采摘中心点匹配精度更高,采摘机器人目标定位误差最小值为1.0%,降低了目标定位偏差,应用性能较佳。     

高压巡检机器人机械的设计探究

为了保证高压输电线路的稳定运行,定期需要对高压输电线路进行巡检,高压输电线路巡检机器人的应用,有效提高了输电线路的巡检效率,避免了人工巡检所具有的危险性,降低了人力和物力方面的投入。巡检机器人的实用性能与其机械本体结构有直接的关系,合理化的机械结构设计是影响机器人应用和发展的主要技术之一。该文对高压输电线路巡检机器人的设计进行研究和探讨。     

巡检机器人中二维条码的设计与应用

提出了一种巡检机器人中应用二维条码的视觉定位与任务给定及辅助导航的方法.通过在机器人巡检路线中的关键点设置二维条码标记,将巡检机器人大范围的绝对定位问题转化为小区域的相对定位,消除了里程计的累积误差.通过传递导航与命令信息,使巡检机器人的可操作性与可维护性大大提高.详细分析了二维条码图的设计方法,通过图像预处理、图像的矢量中值滤波、条码数据区定位等步骤得到了二维条码的读取算法.分步调试与在变电站设备巡检机器人系统中的应用表明,该算法实现简便,处理速度快.     

自主足球机器人视觉系统结构及关键技术

提出了自主足球机器人嵌入式多处理器体系结构以及视觉系统的构成框架.对单目视觉系统所涉及的关键技术进行了详细的分析和研究,其中包括图像分割、目标搜索算法、目标定位和机器人自定位技术.基于YUV颜色空间,对目标进行分割,并通过连通区合并来快速搜索目标,同时根据摄像机模型来确定目标的空间位置.实验表明分布式视觉体现结构能够实时准确地完成视觉处理任务.以上新算法可以快速鲁棒地搜索图像目标,并能较精确地确定目标的位置信息和机器人的自定位信息.     

基于改进多尺度Retinex的墙体开槽机器人目标检测与定位

近年来,随着人工成本的提高和人口红利的消失,建筑行业急需机器人代替人工。针对于墙体开槽机器人在复杂多变的光照条件下特征提取失败、错误提取等问题,提出了一种改进的多尺度Retinex算法进行图像预处理。在原始多尺度Retinex应用到图像亮度分量得到每个像素位置亮度增量的基础上,本文采用衰减函数抑制高亮区域的亮度值增量,然后将亮度值增量转化为RGB三通道的变化量。试验结果表明,该预处理算法能在多种光照条件下得到了颜色较一致的图像,且能显著抑制色偏现象,克服了在单尺度Retinex阶段容易造成图片的灰化以及在高亮条件下颜色失真的问题。使用基于该预处理算法的墙体开槽机器人目标检测与定位方法使得机器人在复杂多变的光照条件下依然能够实现准确的目标检测与精准定位,为墙体开槽机器人的开发奠定了试验基础。     

Armijo步长搜索的共轭方向算法

对无约束最优化问题（Ｐ）ｍｉｎｆ（ｘ）（其中ｆ（ｘ）是Ｒ’上一阶连续可微函数）提出了经典共轭方向算法和在Ａｒｍｉｊｏ步长搜索下的一种自然推广形式，并在凸性条件下，给出了算法的全局收敛性，然后将上述算法进行改进，在去掉凸性假设之下，证明了算法的全局收敛性。     

管带机智能巡检机器人的总体设计

近年来政府出台多项政策以减少物料转运过程中的无组织排放,管状带式输送机(以下简称管带机)进入了发展的快车道.但是随着管带机运量增大、输送距离加长,常规的人工巡检方式日益不能满足实际生产运维的需求.根据巡检的任务特性,分析了采用机器人进行管带机巡检的功能需求.确定了挂轨式行走机构配置,采用STM32主控芯片+人工智能芯片...