基于改进遗传算法的足球机器人自定位方法

为解决中型组比赛环境下足球机器人的自定位、绑架和跟踪问题,提出一种基于改进遗传算法的机器人自定位方法.首先建立根据图像上白线点与模型地图对应点距离之和最小来评定目标函数的遗传算法数学模型;然后在遗传算法的全局自定位基础上,利用梯度优化算法局部修正主位姿,以提高自定位的精度和算法的鲁棒性;最后针对绑架和跟踪,提出机器人运...     

机器人单目视觉定位模型及其参数辨识

从机器人运动控制的需要出发,在分析视觉坐标系和机器人坐标系的映射关系基础上,建立了机器人单目视觉定位的数学模型.提出了基于遗传算法的参数辩识方法.该算法直接利用建立的视觉定位数学模型和一组特征点实测结果,通过遗传算法得到包括摄像机参数在内的所有参数.比较了直接测量法、待定系数法、基于遗传算法3种计算方法在实际ROBOCUP全自主机器人平台的运用结果,实验证实提出的算法可以得到更好的实际效果.     

多假设跟踪的移动机器人SLAM算法

针对基于视觉定位的移动机器人自主定位过程中容易产生多种候选位姿.提出一种基于多假设跟踪的同时定位和地图创建方法.该方法通过提取图像SIFT特征进行视觉量测,修正里程计累计误差,再利用多假设跟踪方法获得当前时刻的最优位姿,实时产生环境的栅格地图,并且随着机器人的位姿变化实时更新.研究结果表明:此算法不仅能够较好地创建环境地图,而且能够有效解决机器人"绑架"问题,提高自主定位精度.     

基于粒子滤波的移动机器人SLAM算法

针对FastSLAM算法对传感器精度要求较高,不适用于方向性差的超声传感器问题,提出了一种基于超声概率栅格地图环境特征点提取匹配的移动机器人粒子滤波同时定位与地图创建(SLAM)算法.该算法可分解为机器人位姿估计和环境路标估计2个部分.基于蒙特卡罗定位原理利用粒子滤波算法对机器人运动轨迹进行估计;在建立全局超声概率栅格地图的基础上,利用概率栅格地图环境特征提取算法对环境路标坐标进行估计.实验证明,该算法较好地解决了超声测距传感器由于散射角大带来的特征点估计不准的问题,对环境路标和机器人轨迹的估计都比较准确.并对移动机器人累计误差进行了有效的补偿,减少了由于累积误差造成的移动机器人轨迹扭曲失真.     

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位置.分别将灰狼优化算法、粒子群算法、遗传算法、Z字形搜索策略进行四组机器人羽流追踪仿真实验,基于灰狼优化算法的寻源机器人的定位成功率分别为92％、94％、94％、94％.实验结果表明,基于灰狼优化算法的寻源机器人的定位成功率分别为95％、90％、90％,验证了基于灰狼优化算法的机器人羽流追踪方法的可行性和有效性.     

一种WSN环境下多机器人协作式声源定位方法

研究多机器人协作式任务执行具有现实意义。针对目前机器人声源定位算法不能满足多机器人协作式搜寻声源的场合,提出一种无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)环境下的多机器人窄带声源定位方法。该方法根据接收信号强度对多个机器人的全局坐标进行测距定位,利用到达时间差(Time Difference of Arrival,TDoA)定位方法估计机器人与声源的相对距离,并结合全相位傅里叶变换(all-phase FFT,apFFT)算法提高相对距离的估计精度,最后通过测距定位算法得到声源的全局坐标值。在4个WSN节点和3个机器人组成的系统中进行方法测试,实验结果表明：该方法能实现三机器人协作式的声源定位任务,定位准确率较高,可满足搜救场合中声源定位的要求。     

一种无线传感器网络环境下多机器人协作式声源定位方法

研究多机器人协作式任务执行具有现实意义。针对目前机器人声源定位算法不能满足多机器人协作式搜寻声源的场合,提出一种无线传感器网络(wireless sensor networks,WSN)环境下的多机器人窄带声源定位方法。该方法根据接收信号强度对多个机器人的全局坐标进行测距定位,利用到达时间差(time difference of arrival,TDo A)定位方法估计机器人与声源的相对距离,并结合全相位傅里叶变换(all-phase FFT,ap FFT)算法提高相对距离的估计精度;最后通过测距定位算法得到声源的全局坐标值。在4个WSN节点和3个机器人组成的系统中进行方法测试。实验结果表明:该方法能实现三机器人协作式的声源定位任务,定位准确率较高,可满足搜救场合中声源定位的要求。     

基于多信息融合的移动机器人定位算法

为了提高机器人的定位精度,提出了一种基于里程计、单目视觉与激光雷达信息相融合的自定位算法.首先,由里程计推算出机器人在各个时刻位置的估计值;其次,在不同时刻计算出机器人摄像头与任意两个环境特征点的夹角变化,通过激光雷达获得环境特征点的距离和角度并利用扩展卡尔曼滤波算法与里程计的定位信息进行融合;最后,由匹配的环境特征对机器人的位置进行修正,得到精确的位置估计.实验结果表明,该算法在多转角、长距离的情况下取得了满意的效果,有效地提高了定位精度.     

基于极大似然估计的全景立体视觉机器人自定位方法

针对室内环境下移动机器人的自主定位问题,研究了一种基于极大似然估计算法的全景立体视觉机器人自主定位方法。通过分析双曲面折反射式全景成像系统原理,利用全景视觉具有探测范围广、能够获取环境信息丰富的特点,提出了一种同向垂直基线的全景立体深度信息测量算法。在三边定位算法的基础上推广,提出了基于多路标的极大似然定位算法,采用最小二乘估计法,计算机器人定位的几何超定方程组,设计了完备的定位算法,实现机器人的绝对坐标解算。该方法能够应用于大范围环境的全局定位,实验结果验证了该算法的可靠性和准确性。     

一种新的移动机器人Monte Carlo自主定位算法

针对当出现一些未建模的机器人运动时(如碰撞或者绑架问题),以小采样数目实现常规Monte Carlo方法难以解决的问题,提出一种新的Monte Carlo定位算法,该算法同时采用p(Xkzk)与p(XkXk-1)作为重要性函数并从中进行采样,避免了采样集不包含真实位姿采样的情况,能够有效地解决全局定位与绑架问题.同时在重采样过程中引入了过收敛检验与均匀性检验用于判断采样与感知信息的匹配程度,以适时进行重采样,节省了计算资源并提高了定位效率.实验结果表明该方法具有良好的性能.     

机器人足球赛相关技术研究

机器人足球赛是当前人工智能和机器人领域研究的热点之一，Robocup是在实时的动态的环境中进行的，为分布式系统和多智能体系统提供了一个测试平台,在介绍Robocup比赛环境的基础上，对多智能体系统进行了讨论，重点讨论了Asent结构与设计及多Agent协作、学习等相关技术。     

基于构件的多移动机器人软件系统设计

为了适应多机器人系统中机器人异构性和任务复杂性,本文提出了一个基于构件的多移动机器人软件体系结构。针对不同结构机器人和不同功能需求,集成合适的感知、执行机构、信息融合、通信、决策等构件组成不同的智能体,协作完成一个任务。构件用XML实现自我描述,可热插拔和在线配置。该体系结构具有很强的可复用性和伸缩性,成功应用于华南足球机器人系统,参加Robocup中型组足球比赛。     

新型三臂巡线机器人机构设计及运动分析

为了增强机器人的越障能力,简化机械结构,减小越障时的电机负荷,设计了一种新型结构的三臂巡线机器人.该机器人采用双平行四边形桁架构型实现三臂的位姿调整运动,机构重心可调以减小桁架控制电机的负荷,各臂末端设置夹线轮以增强机器人跨越引流线障碍的能力.巡线机器人调整形态越障时,因机构重心偏移会引起机器人整体绕线缆偏转,属于基座浮动式机器人.根据机器人重力平衡条件构造优化目标函数,以基座浮动角度作为搜索变量,将基座浮动式机器人的运动分析问题转化为一维优化问题进行求解,仿真实验验证了算法的有效性.原型样机在实验室环境下完成了线上行走和越障实验,验证了机构的可行性.     

串联多臂式巡检机器人控制策略及轨迹规划方法

以一款三臂式巡检机器人为例,对其进行分层规划控制策略分析,将其分为线路信息库层、动作规划层和执行规划层.线路信息库层根据高压输电线路上的已知信息所得,其中包括障碍物种类、位置、数量等信息.规划层和执行规划层根据有限状态机理论总结为当输入事件为a(第二层动作规划层)时,在f(第三层执行层)的作用下,将状态q(机器人起始状态)映射到状态p(机器人终止状态).最后对该款机器人的轨迹规划进行了Matlab仿真和样机实验,结果验证了该控制策略及轨迹规划方法有效性.     

STL模型布尔运算的实现

首先建立STL模型的拓扑结构从而获得三角面片间的相邻关系．通过两个实体间的棱面相交性测试获得交点和交线,进而提取交线环．利用约束Delaunay方法对相交的三角形进行二次三角形划分,将相交表面沿交线环剖分为多个面域,利用射线法判断各个面域相对于另一实体的位置关系．通过提取相交环来决定有效的相交线降低了位置关系判断的复杂性,提高了布尔运算的稳定性．     

基于双目视觉技术的高压输电线路巡检机器人在线测距

为实现巡检机器人在线测距的实时性和可靠性,对传统测距算法进行改进,提出一种用于高压输电线路巡检机器人视觉导航的双目实时测距算法,左右摄像头相互协作,在左摄像头障碍识别的基础上对线路障碍物进行预设取点,然后通过两摄像头对所取点进行测距,随着机器人前进不断更新障碍物到镜头的距离。实验结果表明:该测距算法具有速度快、精度高和实时性强等优点。     

城市快速路匝道衔接交叉口优化对策——以呼和浩特昭君路-南二环路交叉口为例

城市高架快速路在改善市区交通的同时对匝道附近交叉口产生了一定的负面影响,以呼和浩特昭君路-南二环路交叉口为例,旨在研究此类交叉口的优化改善对策.首先在调查交叉口流量及信号配时的基础上分析了交叉口现状存在的问题,然后从交通管理、交叉口渠化的角度提出了改善对策,最后通过VISSIM仿真对优化方案进行了评价.研究发现：匝道出口管制,错开机非停车线,设置行人过街安全岛、设置公交专用进口道等可改善此类交叉口的交通状况.     

新型多单元串联巡检机器人机构研究与设计

针对超高压输电线路巡检机器人作业任务需求和输电线路障碍环境特点，提出了一种新型多单元串联的巡检机器人机构，每个单元由两个串联的平行四边形机构组成.根据机器人的越障机理及线路障碍物类型，规划出机器人的4种典型越障模式，给出机器人的主要结构设计参数，分析了典型越障模式下机器人手臂的工作空间.分析结果表明，该机构具备跨越500kV输电线路上典型障碍的能力，多单元串联的巡检机器人机构能够满足爬坡和转向条件下的越障运动需求.     

改进的GA在自动送货机器人全局路径规划中的应用

自动送货机器人 (ACR)全局路径优化问题是机器人路径规划的一种典型 ,本文将传统遗传算法进行改进 ,采用非等位基因交叉和整体算术交叉算子 ,并用增加高斯算子的变异方式进行变异 ,利用q竞争方法进行选择 ,既保证了样本的多样性 ,又实现了算法的快速收敛 ,在局部优化和全局优化结合的基础上 ,本文针对超市送货问题进行仿真 ,结果表明本文方法是非常有效的     

Off-line Programming Technology Based on RPC Communication Method and its Application

This paper puts forward a communication programming method between robot and external computer based on RPC (Remote Produce Call) communication method, which realizes robot distributed controlling network system model. And a new Robot off line programming method is built based on this communication method and network model. Further more, as an example, robot automarking and autocutting of shipbuilding profile system is developed, which proves the ideas of author's offline programming and development methods of robot flexible automation system.