基于视觉前馈和视觉反馈的仿人机器人抓取操作

针对仿人机器人执行抓取操作,提出了一种联合使用视觉前馈和视觉反馈的控制策略. 在视觉前馈中利用基于表格的逆运动学算法,简化了逆运动学计算,减少了抓取操作时间. 视觉反馈补偿了弱标定并增加了系统的稳定性. 两种控制算法的联合使用简化了仿人机器人的伸手抓取操作. 实验结果验证了该控制策略的可用性.     

基于全局视觉的服务机器人滑模轨迹跟踪控制

以轮式移动服务机器人的轨迹跟踪控制为研究对象,分别建立了轮式移动机器人在任务空间和视觉空间内的运动学模型,利用摄像机成像模型,实现了视觉空间到任务空间的速度向量变换.采用视觉伺服控制方法,构建了全局视觉轨迹跟踪控制结构.结合滑模控制思想,建立了具有全局渐近稳定的滑模轨迹跟踪控制器.以具有任意初始误差的圆和直线为参考轨迹,进行了仿真研究.仿真结果表明,所构建的系统控制器具有理想的响应速度和跟踪精确性.     

基于视觉伺服的小型四旋翼无人机自主飞行控制研究进展

 在GPS信号较弱甚至失效的环境下,视觉伺服能够通过视觉信息控制自主飞行,因此近年来视觉伺服在自主飞行控制领域受到广泛关注。根据获取的图像信息不同,可将视觉伺服分为基于位置的视觉伺服和基于图像的视觉伺服。与基于图像的视觉伺服相比,基于位置的视觉伺服位姿估计稳定,可直观地在直角坐标空间定义机器人运动,符合机器人工作方式,且控制器设计简单,但控制精度受摄像机和机器人标定精度的影响,且计算量较大。对于小型四旋翼无人机自主飞行控制的应用研究中,视觉伺服的实时性、精确性和鲁棒性尚待提高,且小型四旋翼无人机的智能化不高,在室内室外模式转换及室内协同控制方面还有广阔的发展空间。     

基于迭代函数系统的书法干笔飞白仿真

干笔飞白是书法中的由于快速运笔及水分不足所形成的特殊效果,由于其随机性和复杂性采用传统的毛笔模型对之进行模拟仿真非常困难.提出了一个新颖的基于迭代函数系统的干笔飞白效果仿真模型,能够较好地再现干笔中的随机性留白效果.模型采用迭代函数系统作为建模工具,根据运笔的速度和压力,采用随机迭代算法生成笔迹点集,通过绘制点集来模拟干笔飞白效果.该模型与以往的确定性的物理模型不同,采用随机算法再现了干笔留白效果,适合于数字艺术创作.     

基于图像矩的眼注视研究

利用图像的全局特征描述子－图像矩特征作为图像特征信息,从而构成视觉伺服,实现对动目标的注视跟踪,俯仰由末执行器完成,摇摆由腰的旋转完成,最后给出了实验结果,表明了矩特征的有效性以及五自由度机器人实现注视跟踪的可能性。     

基于图像的机器人视觉伺服控制

介绍了基于图像的机器人视觉伺服原理和基本实现方法，详细阐述了图像特征提取和视觉伺服控制器设计中所面临的问题及其解决办法，并展望了未来的发展方向。     

一种新颖的冗余度机器人及其视觉伺服方案

视觉伺服冗余度机器人在灵巧操作、装配等领域有很好的应用前景 .为了减少其运动规划的计算量 ,设计了一种具有准万向关节的七自由度机械臂结构 .在此基础上提出了一种基于位姿分散自律速度控制的运动规划方法 :采用速度矢量极小最小二乘分解方法进行腕部运动速度控制 ;根据欧拉角法则正向递推解决操作手的姿态规划问题 .文中还采用数值仿真手段验证了其有效性 .该方法的特点是物理意义明确 ,算法简单 .同时具有一定的运动学鲁棒性 .     

Reference Trajectory Generation for 3-Dimensional Walking of a Humanoid Robot

Humanoid walking planning is a complicated task because of the high number of degrees of freedom (DOFs) and the variable mechanical structure during walking. In this paper, a planning method for 3-dimensional (3-D) walking movements was developed based on a model of a typical humanoid robot with 12 DOFs on the lower body. The planning process includes trajectory generation for the hip, ankle, and knee joints in the Cartesian space. The balance of the robot was ensured by adjusting the hip motion. The angles for each DOF were obtained from 3-D kinematics calculation. The calculation gave reference trajectories of all the DOFs on the humanoid robot which were used to control the real robot. The simulation results show that the method is effective.     

教学用人形机器人研制

本次设计的教学用人形机器人的研制系统由控制台和教学用人形机器人两部分组成,通过控制台即可完成对教学用人形机器人的所有控制操作,控制台和教学用人形机器人之间采用无线通信方式进行数据的通信。     

仿人形机器人虚拟示教系统的研究与实现

引入虚拟现实技术对仿人形机器人进行三维虚拟示教，对于研究、改善及提高仿人形机器人的运动控制具有非常重要的意义。本文首先介绍了虚拟示教系统的结构，给出了具有七自由度机器手臂和六自由度机器腿的逆运动学计算方法，然后描述了采用三次多项式插值的空间轨迹规划方法及其在虚拟示教系统中的应用，最后将上述方法应用到仿人形机器人三维虚拟示教系统中，通过示教仿人形机器人双足步行和双手指挥交通，仿真实验结果表明了虚拟示教系统的正确性和实用性。     

书法中的对立统一规律研究

书法艺术充分体现了辩证法思想一一对立统一规律,这一规律渗透于笔法、结字、章法和墨法之中。对立统一规律在笔法中的渗透主要体现在执笔上的“实指”和“虚掌”的协调以及运笔上的无垂不缩、无往不收,中侧锋兼施、交互使用,方圆、曲直并用等方面;在结字中的渗透具体表现为点画的呼应,字形的变化,疏密的适当及结字上的长短穿插、争让得势;在章法中的渗透主要表现为违和统一、主次协调、欹正和谐、虚实相生;在墨法中渗透主要体现为枯湿并用、交辉相映。对立统一规律在书法中的渗透导致中国书法内在的和谐之美。     

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。     

具有沉浸感的毛笔书写行为实时仿真

提出一种毛笔书写行为的实时仿真技术.在毛笔的几何外形方面,采用了骨骼蒙皮的建模方式,并提出一种骨骼旋转参数的快速算法,从而实现了笔头在运动过程中的弯曲和扭转两种变形效果;在水墨效果方面,采用了基于粒子系统的墨水扩散模型,能够灵活地控制墨迹在纸面上的浸染效果.基于上述技术,使用头戴显示器和力反馈设备,实现了一个毛笔书写仿真系统,具有很好的实时性和沉浸感.      

电脑动画中3D虚拟人自主运动的研究

电脑动画中复杂环境下3D虚拟人自主运动的研究,是计算机图像处理技术发展过程中急待突破的一个环节。主要原因是传统处理的方式过于复杂耗时。针对上述问题,应用计划分离器建立虚拟人的运动模型,使虚拟人在高低不平的环境中实现正步走、侧走、跑步及跳跃等程序性动画。实验结果表明:提出的方法简单、快捷。     

双足行走机器人步态轨迹规划

 通过对双足机器人行走过程中一些特殊点进行采样分析,对比人类自身行走步态的观察测量值,采用三次多项式插值来计算出双足行走机器人在行走过程中的行走轨迹,按人体比例设定参数,计算得出了1条比较光滑平稳的行走轨迹,使得机器人的行走姿态更像人类的行走.通过模拟测试,结果表明了用三次多项式插值方法是1种规划双足机器人行走步态的较好方法,而且得出的轨迹插值函数比较平滑.     

基于极限学习机的未校准图像视觉伺服控制

解决非结构化环境中的机器人视觉伺服控制的主要问题是获得交互矩阵, 而解决交互矩阵的常见问题是交互矩阵伪逆的奇异性问题。 针对该问题, 提出了一种新型的基于图像的视觉伺服控制方法, 并采用增量式极限学习机解决图像雅可比矩阵的伪逆逼近问题。 为提高系统的收敛速度, 采用了具有自适应因子的速度改进控制器。 最后, 采用了六自由度机械手仿真, 验证了所提出方法的有效性和优势, 该算法提高了系统的鲁棒性, 避免了计算雅可比矩阵的伪逆的问题。     

书法艺术创作的生成性特征探析

长期以来,人们所尊奉的＂构思论＂书法创作观并不符合书法创作实际,我们对＂意在笔前＂、＂成竹在胸＂等书画文艺理论存在误读误解的情况。书法创作是一个自动化生成过程,而不是对事先构思好的艺术形象进行简单的复制加工的过程。当代书法创作要集体摆脱＂做＂书法的尴尬境地,实现书法作为一门古老的艺术形式对人性的张扬,就必须走出＂构思论＂的阴影,回归书法的自动化生成的汉字＂书写＂的本质。     

高欠驱动的拟人机器人多指手

为改进清华大学研制的TH-1型拟人机器人手的传动机构,设计了一种欠驱动手指机构。该手指机构可用于拟人机器人手上,以较少的驱动器获得较多的关节自由度,同时获得较好的自适应抓取功能,降低装置对控制系统的要求。以该欠驱动手指机构为基础,设计了一种高欠驱动的拟人机器人多指手——TH-2手。研究结果表明:TH-2手具有高度拟人化、高欠驱动和高集成度,以及实时控制容易、体积小、质量轻、抓取功能较强等优点;TH-2手适合安装在拟人机器人上使用。     

基于CAN现场总线仿人机器人机械臂分布式控制的研究与设计

基于仿人机器人机械臂的高度实时性和极强的抗干扰性的特点,设计出了基于CAN现场总线仿人机器人机械臂分布式控制系统,利用C8051F041微控制器作为关节分布式控制器,并设计增量码盘和速度检测电路以及相应的软件等,完成了仿人机器人机械臂6个自由度的设计,对机械臂运动轨迹的控制达到了可靠性、实时性和稳定性的要求.     

从“披柱法”看“湖颖之技甲天下”

湖笔因＂湖颖之技甲天下＂而闻名于世,＂批注法＂是湖笔制作工艺的核心。湖笔＂批柱法＂有其独特的工艺特征,其与湖派＂批注法＂同中有异。湖笔＂批柱法＂有清晰的发展脉落,对于中国书画的发展有其独特的作用和意义。