Research on stereo vision path-planning algorithms for mobile robots autonomous navigation

Using stereo vision for autonomous mobile robot path-planning is a hot technology. The environment mapping and path-planning algorithms were introduced, and they were applied in the autonomous mobile robot experiment platform. Through experiments in the robot platform, the effectiveness of these algorithms was verified.     

Research on stereo vision path-planning algorithms for mobile robots autonomous navigation

Using stereo vision for autonomous mobile robot pathplanning is a hot technology. The environment mapping and pathplanning algorithms were introduced, and they were applied in the autonomous mobile robot experiment platform. Through experiments in the robot platform, the effectiveness of these algorithms was verified.     

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。     

移动机器人未知环境自主探测的一种高效算法

针对未知环境中移动机器人自主探测的效率问题,提出了一种拓扑结合几何的自主探测算法.以保证机器人安全为前提,在拓扑和几何两个层面上选择机器人的观测点,从而达到提高探测效率的目的.为了对观测点进行评估,提出了一种新颖的路径规划高效算法.仿真实验结果表明,该算法不仅显著提高了未知环境下机器人自主探测的效率,而且具有很高的计算实时性.     

北斗导航辅助移动机器人同时定位和地图构建研究

针对未知环境下移动机器人实时构图和导航问题,将基于激光的环境特征提取和地图构建技术与北斗卫星导航相结合,设计了一种基于特征地图的移动机器人自主导航系统。利用激光提取环境信息,采用点和直线段进行环境表示,结合里程计进行定位,同时进行地图构建。然后在地图上关联北斗坐标,丰富地图信息,根据路径规划方法实现移动机器人自主导航。在Poineer3-AT机器人上实验表明:该方法能够快速提取直观的表示环境信息,并实现自主导航功能,有效提高了移动机器人导航能力。     

机器人双目图像实时立体匹配算法

针对移动机器人平台上的双目视觉深度信息获取问题,研究了一种适用于动态图像序列的双目图像立体匹配算法.采用成熟的半全局立体匹配算法对图像快速立体匹配;分析了在复杂环境下的运动平台上完成立体匹配所面临的主要噪声干扰,包括白斑噪声和断层闪烁噪声;为此,分别提出了白斑滤波算法和视差图时间域滤波方法以抑制这两种噪声.试验结果表明,所提出的算法能够有效抑制动态双目图像在立体匹配时的噪声干扰,最终能够实时获得连续清晰的视差图序列.      

仿人多自由度立体双目视觉导航系统的研究与开发

基于人类视觉系统原理，设计了仿人多自由度的立体双目视觉导航系统．首先给出了立体双目视觉导航系统的设计原理，然后详细讨论了仿人多自由度立体双目视觉装置的设计．该装置可同时实现水平旋转、俯仰、左右摄像机聚散度调整4个自由度伺服控制，并可实时在线调整摄像机参数．针对自由度控制电机及其驱动控制、摄像机同步控制、摄像机参数控制、基线长度选择等进行了优化设计．系统在Pioneer-2DXE移动机器人的实际应用验证了本设计方案的可行性和有效性．     

移动机器人在障碍空间中路径规划的研究

移动机器人的研究主要转向了多智能体动态不可预测环境中的问题求解。体现移动机器人智能化水平的主要指标即其在障碍空间中的路径规划能力。本文将阐述在障碍空间中移动机器人在路径规划领域取得的研究成果,介绍基于模糊控制的避障思想,以及在该思想基础上发展起来的基于遗传算法的路径规划算法和蚁群算法在移动机器人领域中的研究。     

一种遥操作移动机器人的研究与实现

移动机器人在工业制造、国防以及服务行业具有广阔的应用前景。由于环境感知、自主定位与导航等技术瓶颈的存在,完全自主移动机器人在目前还难以走向实用。采用遥操作控制,能有效地解决上述问题。对遥操作移动机器人的体系结构、环境信息感知、通讯方式、导航与控制进行了阐述,在此基础上提出的基于局域网的遥操作移动机器人具体实例,既可在危险环境下执行任务,也可用于社区保安巡逻。     

模糊控制在移动机器人中的应用

针对具有引导线环境下自主式移动机器人寻线和运动控制这一工程实际问题，给出了基于嵌入式PC模块用于机器人小车的控制系统设计。在此基础上运用模糊逻辑推理方法解决了自主式移动机器人的导航和避障问题。仿真研究与实际运行表明了该方法的有效性。     

基于改进蜘蛛群居算法的移动机器人路径规划方法研究

路径规划是移动机器人研究的重要领域之一,其优劣直接影响行径过程中机器人与周围环境的交互能力。常用的全局路径规划方法容易产生扩大空间时决策速度下降、死锁等问题,蜘蛛群居算法其收敛速度和搜索能力不佳,通过改进邻域搜索,改进全局搜索和婚配半径,来获得更优的收敛速度和搜索能力,迭代寻优时,通过模拟蜘蛛群体运动规律,即依据雌、雄蜘蛛的协作,相互吸引以及婚配过程进行信息交互,最终得到最优解。实验证明:改进蜘蛛群居算法,可以实现对移动机器人的路径规划,提高其搜索能力,避免在路径规划过程中陷入局部最优,相比于蜘蛛群居算法和粒子群算法,该算法优化后的最短路径和实际路径更优。     

移动机器人的并行免疫计算模型

为了支持未知环境下移动机器人自主导航，提出了移动机器人的并行免疫计算模型，为解决其在线导航优化、病毒／路障识别和计算效率问题提供了基础组织。免疫计算模型分为固有免疫计算层、适应性免疫计算层和并行／分布式计算层，并行免疫计算模型建立在此3个免疫计算模型基础上。探讨了移动机器人并行免疫计算模型的负载极限和负载平衡，分析了此类移动机器人系统的鲁棒性；提出了移动机器人并行免疫计算模型用于路障识别的方法。移动机器人并行免疫计算模型的复杂性分析及仿真结果表明，并行计算能提高其效率；仿真结果表明，移动机器人可消除病毒，并具有较高计算性能。     

一种自主移动机器人智能导航控制系统设计

提出一种实用的自主移动机器人智能导航控制方案,以研制的模型样机HN-9为例,阐述了其具体实现技术.机器人采用扫描式超声波实现作业环境的探测,基于码盘和电子罗盘的组合导航子系统实现定位估计,利用模糊决策子系统产生反应式智能导航控制行为.仿真实验及模型样机的实际运行效果验证了该系统构成的可行性.这种模块化的低成本设计方案便于在移动机器人的嵌入式控制系统上实现,便于对已有移动机器人系统进行改造以实现自主导航功能,用以提高操作机动性与可靠性.     

自主越障时关节轮式移动机器人的姿态设定

研究了关节轮式移动机器人自主跨越奇异地形障碍时初始姿态和越障姿态的设定问题,采用反向控制策略是克服由于地形几何中奇异性变化和参数不确定性所带来规划困难的有效方法,反射控制的关键是有效的实时环境感知和对感知信息的实时有效响应,而实时感知和实时响应的关键是对紧要地形（眼前）的感知和相应合理的响应,合理设定初始姿态可以使关节轮式移动机器人能够感知“眼前”地形的奇异变化,也就是能够感知四轮载体不包容的地形,而正确的越障姿态是关节轮式移动机器人对“眼前”地形的奇异性变化所做合理响应的姿态。     

隔爆型移动机器人平台的研制

工作在矿山、石油、化工、消防等特殊行业的作业人员,常常处于危险的爆炸性气体环境中,因此研制一种隔爆型移动机器人平台,以替代作业人员进入危险区域进行作业变得十分重要。本文主要针对煤矿井下环境,依据对煤矿中探测设备的防爆设计要求,设计了一种隔爆型移动机器人平台。该机器人平台具有体积小、重量轻、行动灵活,可实现单兵背负等特点。实验测试表明该机器人的运动性能满足矿用救灾探测机器人的要求,并可在此平台基础上设计出可在其他爆炸性气体环境中使用的移动机器人平台。     

自主机器人指定颜色形状属性物体的识别方法

机器人在自主行进的过程中,依靠视觉系统自动捕捉目标,并将目标物识别出,是智能机器人的关键技术之一。为解决机器人移动过程中对已知颜色形状属性的目标物的识别问题,对基于YUV颜色空间的种子填充彩色图像分割方法进行改进,在各种背景下有效地实现机器人视觉系统对已知颜色形状的目标物的识别,对变化光照具有较强的适应性。     

基于概率法的移动机器人无线网络定位系统

 作为一种全新的室内定位技术,将无线路由器的无线信号强度（Receive Signal Strength Indicator,RSSI）值应用在室内移动机器人定位领域。为实现室内移动机器人的定位,提出利用无线信号强度值定位的概率法,根据无线信号强度值在室内环境中的分布特点,分析概率法定位原理,开发一种基于VC++6.0平台室内移动机器人定位系统,该定位系统包括硬件平台和软件平台,并进行移动机器人定位实验,得到较好的定位实验结果。同时,分析机器人定位精度,确定影响定位精度的因素主要包括障碍物、人体、温度和湿度等。定位实验结果表明,在结构化环境下机器人定位的最大偏差为1.2758m,最小定位偏差为0.3007m,可以较好地满足室内移动机器人的定位要求。     

移动机器人远程控制系统的模式研究和实现

针对目前基于网络的远程机器人控制系统普遍采用公共网关接口 (CGI)作为服务器端技术 ,而CGI具有平台相关性、低效率 ,以及开发难度大的缺点 ,提出了采用Java小服务 (servlet)取代CGI,运用模型 -视图 -控制器(MVC)模式和纯Java技术快速建立网络机器人远程控制系统的方案 ,构建了一个包括超文本传输协议 (HTTP)服务器、视频服务器和机器人服务器的远程移动机器人控制系统 ,实现了远程示教、可编程的机器人运动和复杂环境的目标搜索等远程控制功能 ,为Internet上的远程访问及人机合作提供服务 .本系统分别在局域网、校园网和Inter net范围内进行了测试 ,实验结果证实了本系统软件结构的有效性和正确性 .     

基于Internet的远程控制机器人系统结构设计

针对新一代网络移动机器人特点，构建了包括Web中心服务器、机器人控制服务器、图像服务器的遥操作移动机器人系统，该系统为研究者或机器人爱好者提供了一个远程控制移动机器人的试验平台，整个系统可加入更多的移动机器人，连接更多的图像摄像机，具有一定的开放性。     

基于Internet的远程控制机器人系统结构设计

针对新一代网络移动机器人特点，构建了包括Web中心服务器、机器人控制服务器、图像服务器的遥操作 移动机器人系统，该系统为研究者或机器人爱好者提供了一个远程控制移动机器人的试验平台，整个系统可加入 更多的移动机器人，连接更多的图像摄像机，具有一定的开放性。