时延力觉临场感遥操作机器人系统预测控制研究

通讯时延是造成力觉临场感遥操作机器人系统不稳定和操作性能下降的关键因素 ,针对时延问题 ,提出了一种适用于时延力觉临场感遥操作机器人系统的广义预测控制方法 ,该方法通过预测控制器产成实时的预测力反馈以消除时延的影响 .此外 ,为使该方法应用于遥操作机器人未知环境作业 ,本文采用AUDI辨识算法对环境模型进行辨识 .构造实验系统 ,通过实验验证了该方法的有效性 .     

位姿闭环控制的高精度脑外科机器人

为解决现有脑外科机器人存在的绝对定位精度难于满足精细手术应用的问题,提出一种视觉伺服的系统方案,引入高精度光学跟踪手段,对机器人的末端位姿进行实时测量并反馈。采用一种基于关节空间控制和位姿空间动态补偿综合的机器人视觉闭环控制方法,并设计了动态校正控制算法。仿真结果表明:动态位姿闭环可以有效克服各种参数误差因素的影响,对机器人的绝对定位和跟踪误差具有校正作用,明显改善了轨迹跟踪精度,同时提高了鲁棒性能。绝对定位达到神经外科手术±1mm的精度要求,实际运用取得了令人满意的结果。     

基于GPS/GMS的车辆管理调度系统

尽管全球定位系统(GPS)是现在精度最高的无线电导航系统，但GPS的原始精度仍不满足有些应用领域．人们在不断提出新的方法，提高系统的定位精度．基于输出的数据处理就是一种广泛采用的技术．但是如何在有限的资源下，使用简单、有效的算法提高GPS的测量精度是车载GPS等领域需要解决的．本文研究一种基于单个GPS接收机输出数据的滤波、平滑处理有效的方法，并通过仿真实验验证该方法在提高GPS定位精度的有效性．同时将其应用到所开发的车载GPS中，样机的运行结果表明该方法对于提高GPS定位精度的作用明显，     

基于E-LVC技术的重大综合灾害耦合情景推演方法

面向大规模耦合灾害,提出了一种基于增强的真实操作、虚拟模拟、构造模拟(E-LVC)技术的重大综合灾害耦合情景推演方法,并研发了基于E-LVC的灾害救援机器人、大型实验装置、仿真和数据系统的动态交互技术.在耦合灾害场景下,救援机器人进入灾害现场,实时高效探索灾情现场环境并获取前线现场数据,基于E-LVC的动态交互技术实时...     

基于在线时延辨识的网络控制系统调度

基于在线网络时延的辨识方法,提出一种对网络控制系统的周期信息、非周期信息和消息的实时动态调度算法.所提出的利用一种滤波器的辨识方法能够实时在线辨识网络时延,而且基于该时延辨识的调度算法能够动态地调整采样周期和分配带宽,并保证系统的性能和提高网络资源的利用率.仿真实例说明了辨识方法的有效可行性.     

巡检机器人全球定位系统和里程计组合定位方法

针对巡检机器人在校园环境中工作时,全球定位系统(global positioning system,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和里程计组合定位方法。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。结果表明,机器人以150 cm/s的速度行驶80 s后其轨迹误差能控制在5 cm以内,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,GPS和里程计组合定位方法能够有效提高机器人实时定位精度。     

双目视觉下基于边缘特征的机器人作业环境检测方法

作业环境的实时信息是工业机器人智能决策的重要依据,针对三维环境信息检测的实时性和自适应性,文中提出了一种基于双目视觉的机器人作业环境(目标体或障碍物的形状、尺寸和位置)检测方法.首先,将Canny算子和Otsu算法相结合,采用降采样和压缩梯度幅值级策略实现目标边缘的自动检测;接着采用基于灰度相关的边缘点分类匹配算法对边缘点进行分类和匹配,解决了传统立体匹配难以兼顾效率与精度的问题;然后基于点云数据环形排序数据结构型式,提出了基于边缘曲率角的轮廓三维几何及位置信息的自动提取方法.机器人自主作业中实时检测动态环境实验结果表明,文中提出的方法能准确地获取作业环境中物体的三维信息,正确分辨出作业目标和障碍物,检测平面尺寸平均误差为0.65%,高度误差为1.69%,机器人能依据目标位置和动态障碍物的实时位置实现预期的作业任务.     

基于改进时延估计的声源定位算法

针对强噪声和强混响条件下, 室内声源定位算法收敛速度慢和定位精度低等问题, 提出一种基于改进时延估计的声源定位方法. 该方法建立在单源多元混响模型下, 首先用四元十字型麦克风阵列估计时延; 然后在广义互相关时延估计算法的基础上, 引入二次相关法以削弱噪声干扰, 同时采用LMS(最小均方)自适应滤波算法弥补广义互相关方法的不足, 提高混响环境下的时延估计精度; 最后, 通过远场近似几何方法定位声源. 实验结果表明, 与相位变换加权广义互相关函数(GCC-PHAT)算法相比, 该方法具有较好的抗噪能力与抗混响能力, 能获得更准确的定位结果.     

基于视觉测量的工业机器人重复定位精度间接测量方法

为了克服现有工业重复定位精度测量技术成本昂贵、操作流程复杂、工作环境受局限的问题,提出了一种成本低廉、结构简单、操作便捷的工业机器人重复定位精度间接测量方法。方法基于视觉测量技术,借助安装在工业机器人末端执行器上的工业相机,采集固定在机器人工作范围内的高精度棋盘格标定靶图像数据,并利用先进且高效的图像处理算法,实现对重复定位精度数据结果的精确测量。实验测得待测机器人在正常运行速度时的重复定位精度为0.012 71 mm。待测机器人出厂前,制造单位给出的激光跟踪仪测量得到的重复定位误差精度值0.014 mm,两者数值基本接近,证明了提出的基于视觉测量的工业机器人重复定位精度间接测量方法有效可行。     

基于iGMAS产品的BDS/GPS组合RTK定位性能分析

随着各国自主导航系统的快速发展,多卫星导航系统组合定位成为当前研究热点,其可弥补单系统在全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号遮挡严重区域无法提供连续、可靠的定位服务的不足。文章基于国际全球连续监测评估系统(international GNSS MonitoringAssessment Service,iGMAS)产品,研究分析了中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)与美国全球定位系统(Global Positioning System,GPS)组合实时动态定位(Real-Time Kinematic,RTK)性能。静态实验结果表明,开阔区GPS-RTK定位精度优于BDS、BDS/GPS组合RTK定位结果,封闭区BDS/GPS组合定位性能优于单系统定位精度,BDS定位结果优于GPS;动态实验结果表明,在信号遮挡严重区BDS/GPS组合可持续提供定位服务,但服务的可靠性较低。