新型光纤阵列触觉传感器

介绍了采用微弯效应和横向耦合效应新原理设计的新型柔性光纤阵列触觉传感器及它的结构、工作原理、接口技术和性能实验情况。这是一种皮肤状、有研究前途的新型触觉阵列。     

基于GPS的移动机器人多传感器定位信息融合

构建了基于GPS的移动机器人定位系统,利用多传感器数据自适应加权融合估计算法对GPS、方位传感器、光码盘的信息进行数据融合.通过实验证明,该系统在短距离、路面平整的条件下,具有较高的准确性和稳定性,能够满足移动机器人定位的需要.     

微型触觉传感器敏感单元的分析和测试

对 Ｅ 型方膜结构传感器敏感单元进行了静态特性（ 变形、应力等） 和动态特性（ 固有频率、振型等） 的理论分析和有限元（ Ｆ Ｅ Ｍ） 计算．并采用自反馈光纤式麦克尔逊干涉仪测试了其动态特性参数．这一研究为微型触觉传感器敏感单元的优化设计和应用提供依据和支持     

基于激光雷达的移动机器人实时避障策略

以激光雷达为主要传感器, 对移动机器人设计一种实时避障算法. 该算法考虑到机器人的非完整约束, 利用基于圆弧轨迹的局部路径规划和控制使之能够以平滑的路径逼近目标位置. 采用增强学习的方法来优化机器人的避障行为, 利用激光雷达提供的报警信息形成刺激-反应式行为, 实现了动态环境下避障行为, 具有良好的实时反应能力. 该控制算法采用分布式软件设计方法, 各功能模块异步运行, 较好地实现了局部规划与全局导航目标的结合. 该策略针对移动机器人MORCS在未知环境下实现了实时、有效避障, 动作稳定流畅, 轨迹平滑, 具有良好的效果.     

基于图像处理的移动机器人视觉定位方法

移动机器人视觉定位方法,主要是将目标物体的图像像素与移动机器人和目标物体之间的距离联系起来。应用视觉传感器搜寻目标物体,并借助于图像处理技术提取目标物体的特征对目标进行定位。通过计算目标物体图像的像素数,比例关系来确定目标物体与机器人之间的距离。这种方法成功地运用于RIRAII移动机器人上。     

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UKF的室内移动机器人定位问题

定位是移动机器人必须具备的基本要求,在室内环境中,物体大多是多边形,因此可由线段进行描述,由激光传感器获取环境信息,采用哈夫变换对激光数据进行分簇,最小二乘法拟合线段特征,并建立里程计模型和观测模型;在传统的EKF定位算法中,线性化处理会导致计算精度下降,甚至造成滤波器的不稳定,且推导Jacobian矩阵比较困难;为了克服EKF的缺点,文章采用UKF算法将里程计数据和激光传感器数据进行融合,无需进行线性化处理,可获得高精度的移动机器人的位姿;通过实验,验证了基于UKF的定位算法在定位的精确性上优于传统的EKF定位算法。     

一种机器人光纤传感器光路设计的一般方法

通过实例分析,提出一种机器人光纤传感器光路设计的一般方法。提炼出普通光纤传感器的光路类型和基本光路,进而由基本光路出发,构建各类机器人光纤传感器光路。     

反射式光纤传感器接收光功率理论分析

反射式强度型光纤传感器可以有各种不同的结构,而利用被测物做反射面是其中最简单、容易实现的一种。文章从多模光纤组合光场的强度分布着手,推导出了光纤传感器接受光功率与测量距离之间的关系,而测量距离是由反射镜到接收光纤端面之间的长度决定的,其目的是为制作光纤传感器提供理论依据。     

触觉传感阵列信号的信息融合处理

在智能机器人服装中,压力传感器阵列输出性能易受环境温度、电压扰动等非目标参量因素的影响,其间存在的交叉干扰常导致测量精度显著降低。针对上述问题,提出了一种新的用于测量分布压力的压电传感阵列及其信号处理的方法。设计了传感信号的处理流程;析取并有效地处理了置信距离矩阵和关系矩阵融合中的有用数据;提出了用概率最大值法和极大似然法对多传感器信息作有效融合处理的方法。实验结果表明,该方法可消除温度对压力传感器的影响,减小了单个传感器不确定性的误差影响,提高了压力分布测量数据的稳定性和测量精度,可显著改进压力图像重构精度。     

基于OTDR的光纤液体泄漏检测的研究

通过应用光时域反射仪（OTDR)测量多模光纤（MMF）反射光强变化,提出一种检测液体泄漏的光纤传感器,并对其进行理论仿真和实验研究。众所周知,OTDR具有小巧、精密、智能化、便于移动的特点,能有效避免常规光纤传感器设备复杂笨重不可以移动的问题。使用一定溶度的氢氟酸（HF）溶液腐蚀多模光纤作为传感部件,易于设计和制作。当多模光纤的纤芯直径减小到一定程度时,将其暴露在空气或待测液体中。裸露的芯层周围介质折射率的变化,将会影响传感区域内光的模场分布,改变透射光的强度,故该结构可以有效检测环境中液体的泄漏。本文设计制作了两个远距离的光纤传感器。第一个传感器仅带有一个光纤传感结构。连接带有传感结构的长光纤和OTDR。设置OTDR的扫描脉宽30ns、扫描时间3min,光源的脉冲信号强度约为15dB、扫描距离5km。以水为检测对象。首先,将传感结构暴露在空气中,OTDR的反射曲线在检测处的损耗为2.893dB。当检测到水时,OTDR的反射曲线的损耗为0.631dB。因此,检测到水时,光损耗减小,反射光强变大。实验结果和仿真结果一致。第二个传感器是有两个传感结构的分布式复用传感器,将其检测两处的环境情况。两个传感结构都能很灵敏的检测出是否存在水,证明了传感器的复用特性。因此,该液体泄漏检测光纤传感器能够广泛应用于工程实践中。     

光纤表面等离子体波传感器的理论研究

利用光纤表面等离子体共振(SPR)技术设计了光纤表面等离子体波传感器．该传感器与传统棱镜SPR传感器相比有很多优点．由于引入了光纤结构,SPR传感器的计算变得相当复杂．此前,由于不能准确计算,其设计主要依赖于经验,从而严重影响了所设计的传感器的性能．根据光纤SPR传感器的特点,在一定条件下把斜线作为子午线来处理,推导了光纤SPR传感器中总反射系数的计算公式,实现了对光纤SPR传感器的理论计算过程,同时与实验结果进行了对比,结果表明理论计算结果与实验相吻合,从而为系统地分析光纤SPR传感器的性能提供了一个有效的手段,并且为实际设计光纤SPR传感器提供了理论依据．     

移动机械臂整体控制研究

针对以固定的基坐标系机器人抓取不便,设计了一套移动机械臂整体,将一种以STM32为主控单元的六自由度机械臂,安装在配备有Kinect传感器的TurtleBot2移动机器人之上。通过TurtleBot2移动机器人及Kinect传感器实现的路径规划、环境地图构建和避障等功能,来控制六自由度机械臂的运动,配合机械臂的手动抓取和自动抓取,进行移动机器人与机械臂的协同运动控制。     

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。     

波分补偿型光纤温度传感器

提出一种新型热致变色效应光纤温度传感器的补偿技术。传感器探头部分充满钴盐的醇溶液，它对波长为６６７ｎｍ光的吸收特性随温度的变化而变化，用基于二向色性滤色片的滤波特性的波长分割技术对温度调制的光信号进行波长分割，分别作为测量信号和参考信号。实验表明：使用该技术的光纤温度传感器具有较高的测量精度和长期稳定性，而且该传感器具有体积小，抗电磁干扰的突出优点，可用于生物医学和电力工业等方面。     

移动智能机器人避障规划研究

文章针对环境信息不确定情况下的避障问题,利用摄像机逆透视映射原理,实现单摄像机获取环境深度信息,并提出了一种基于视觉的局部路径规划的算法,实现了移动智能机器人在不确定环境中利用视觉传感器实时获取外部信息进行路径规划,仿真与实验结果表明,移动智能机器人能快速地跟踪规划路径,实现避障。     

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。     

基于异质传感器信息融合的移动机器人SLAM研究

针对采用单一传感器在移动机器人同步定位与构图(SLAM)中存在定位精度低、构图不完整等问题,提出一种基于Kinect视觉传感器和激光传感器信息融合的SLAM算法。首先将Kinect传感器获取的深度图像经过坐标系转换得到三维点云、通过限制垂直方向滤波器过滤三维点云的高度信息、再将剩余三维点云投影到水平面并提取边界点云信息转化为激光扫描数据;然后与激光传感器的扫描数据进行数据级的信息融合;最后输出统一数据实现移动机器人的构图及自主导航。实验结果表明,该方法能够准确的检测小的及特征复杂的障碍物,能够构建更精确、更完整的环境地图,且更好地完成移动机器人自主导航任务。     

基于单线激光雷达的廊道环境数字重构技术

针对廊道环境的数字重构问题,设计了一种基于单线激光雷达的数字重构系统.该系统利用移动机器人搭载单线激光雷达传感器,构建三维雷达扫描系统,实现廊道环境的自动扫描和实时重构.首先进行系统的硬件搭建,其次详细介绍了系统的数字重构过程,主要包括移动机器人控制模块设计、坐标转换、数据融合等.为了解决移动机器人运动偏离的问题,在控制系统中加入模糊PID(porportion integral differential)控制算法,保证了系统数据采集的准确性.对于2D点云到3D点云的转换的问题,提出了一种里程计数据和激光雷达传感器数据融合的方法.最后进行实验测试.结果 表明:该系统可以实现对一般复杂的廊道场景进行自动化采集和实时重构,不仅精度高而且重构特征明显.     

光纤传感器及其研究现状

光纤传感器是近几年来出现的集光学、电子学为一体的新型传感器。本文主要介绍了光纤传感器的结构、原理、特点以及目前的研究现状和发展方向。