嗅觉搜索机器人的单目视觉室内定位技术研究

针对室内嗅觉搜索机器人定位问题,提出一种基于最小二乘高斯核支持向量机的单目视觉定位算法.首先,利用最小二乘高斯核支持向量机,可将机器人在图片中像素位置与真实场景中位置间的非线性映射转化为带高斯核的线性映射;然后,运用k重交叉验证方法对映射关系模型进行训练,获取优化模型参数;最后,利用单目摄像头采集机器人运动的连续图像,并根据机器人平台与其背景间的灰度差异特征实时识别图像中目标机器人平台,计算得到机器人平台形心在每一帧图像中的像素位置,进而映射出机器人平台在室内环境下的实时动态位置.实验结果表明:此定位方法能够为移动机器人在室内环境下提供高精度和无累积误差的实时定位信息;算法的精确性和可靠性得到了充分验证.     

基于路标的机器人自定位方法

介绍了一种基于路标的移动机器人自定位方法。为了解决仅仅利用视觉系统得到的路标信息使用蒙特卡洛自定位(MCL)算法进行机器人自定位时存在较大误差的问题,提出了一种将MCL算法与unscented卡尔曼滤波器相结合进行自定位的方法,将从机器人视觉系统获取的路标信息,从驱动轮码盘获取的位置信息,以及从电子罗盘获取的机器人方位信息进行有效融合,从而提高了机器人的自定位精度。实验结果表明,该方法不但可以提高机器人的自定位精度,而且具有较好的鲁棒性。     

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...     

基于二维码的相机位姿求解

针对视觉机器人定位问题,提出基于二维码的相机位姿求解方法,以实现视觉机器人的精准定位.利用开源计算机视觉库(open source computer vision library,OpenCV),首先对二维码的标准位置和相机进行标定;其次对图像进行预处理,得到二维码准确的边缘轮廓;然后利用循环遍历和最大距离算法求解特征点,对于像素过低导致的边缘失真采用"像素突变"算法进行优化;最后利用特征点通过坐标变换求解出相机位姿.在实际场景中对该方法进行测试,试验结果表明算法的旋转轴误差为±0.18 m,旋转角误差为±2°,平移量总误差为±0.02 m,可以有效地对视觉机器人进行精准定位.     

基于WRV的室内移动机器人定位系统

针对W(WLAN,Wireless Local Area Network)、R(RFID,Radio Frequency Identification)、V(Video)技术在室内定位的特点,提出了基于WRV信息融合的机器人定位方法。以概率法为基础,进行了基于Kalman滤波的WLAN机器人定位实验;以增加移动误差补偿的极大似然估计定位算法为基础,进行了基于Kalman滤波的RFID机器人定位实验;以SIFT算法为基础,进行了机器人定位实验;最后研究了机器人多信息融合定位算法并进行了实验。移动机器人定位实验表明:机器人多信息融合定位平均定位偏差为0.381m,减少了WLAN、RFID及视觉系统单独定位时的偏差,定位精度上有了明显的提高,可以较好地满足室内移动机器人的定位要求。     

基于遗传算法的机器人自定位

为了解决中型组比赛环境下的足球机器人自定位、绑架和跟踪问题,提出一种基于遗传算法的机器人连续自定位方法.首先,从全景图像中提取出场上黑线与机器人辐射线的交点;然后,把该交点与环境地图对应黑线间距离之和的最小值做为适应度函数;最后,以机器人中心坐标做为个体,进行选择、交叉和变异操作,收敛到机器人的自定位坐标.另外,针对绑架和连续定位,在遗传算法全局自定位基础上利用梯度优化算法局部修正主位姿,提高了自定位精度和算法的鲁棒性.仿真结果和场地环境机器人自定位试验说明了该定位方法的有效性.     

三爪卡盘的亚像素边缘检测与视觉定位

针对面向数控机床三爪卡盘的智能视觉上、下料机器人,对识别和定位精度要求较高,提出基于三爪卡盘形心特征的高斯二次曲线拟合亚像素的边缘定位方法,完成机器人对于三爪卡盘的识别及定位操作.其步骤为:首先,应用Canny边缘检测算法对目标边缘进行粗定位,即像素级定位;其次,建立三爪卡盘内切圆和外接圆组成的形心特征约束,根据边缘所在位置邻域像素的几何特征和灰度分布特征,对亚像素级别进行定位,使边缘定位在更加准确的位置.研究结果表明:机器人对于三爪卡盘的视觉测量精度达到0.01 mm,视觉定位精度达到0.05mm,达到数控加工行业精度要求;该技术在保证精度的同时,大幅度地提高了运算速度.     

自主足球机器人视觉系统结构及关键技术

提出了自主足球机器人嵌入式多处理器体系结构以及视觉系统的构成框架.对单目视觉系统所涉及的关键技术进行了详细的分析和研究,其中包括图像分割、目标搜索算法、目标定位和机器人自定位技术.基于YUV颜色空间,对目标进行分割,并通过连通区合并来快速搜索目标,同时根据摄像机模型来确定目标的空间位置.实验表明分布式视觉体现结构能够实时准确地完成视觉处理任务.以上新算法可以快速鲁棒地搜索图像目标,并能较精确地确定目标的位置信息和机器人的自定位信息.     

象棋机器人视觉识别算法研究

完成了象棋机器人的视觉识别算法研究,并进行了实验。对棋盘图像预处理,包括对棋盘图像颜色模型的研究、将彩色图像转换成灰度图像、利用均值滤波和中值滤波等方法对棋盘图像滤波、将灰度图像二值化等。利用图像分割算法进行了棋盘图像边缘提取等操作;利用改进的Hough变换对棋子的圆形和圆心进行定位,从而获得棋盘上的棋子位置,为棋子识别打下基础。针对象棋棋子图像特点提出了统计径向棋子像素的识别方法,首先利用数学形态学方法对棋盘图像进行细化处理,然后统计每个棋子的像素个数,从而实现棋子识别。实验结果表明,该方法能得到较好的识别率,而且对于任意角度的棋子像素值均具有保持不变的特点。该方法比较适合象棋机器人视觉系统。     

基于双目视觉的机器人自定位方法研究

研究了一种利用双目立体视觉的机器人自定位方法.首先提取双目图像序列的Harris角点特征,并计算其水平与垂直方向上的Sobel响应,基于此响应,采用绝对误差累计的最小窗口查找(SAD)原理进行立体匹配.将改进的RANSAC算法用于特征匹配点优化中,利用高斯牛顿迭代法求解机器人位姿,实现了机器人的自定位.室内、外实验,及与BoofCV视觉库中的立体视觉定位算法的对比分析,证明该方法在运算速度、定位精度和稳定性等方面均能满足实际应用需求.     

智能机器人:21世纪科技皇冠上的璀璨明珠

 在回顾智能机器人发展历程的基础上,阐述了机器人的过去:人类的幻想,机器人的现在:从幻想走向现实,机器人的未来:智能机器人。介绍了工业机器人、军用机器人、仿生机器人、服务机器人、多指灵巧手和类人机器人的主要功能、研究现状和应用背景。展望了智能机器人的发展前景。     

智能移动型台球机器人及其击球评价函数

为了演示智能移动机器人的性能，研制了一台打台球的机器人，并讨论了在球与球袋典型位置关系下的击球评价函数     

悬臂搬运机器人

阐述了悬臂搬运人的机构组成,工作原理,讨论离以可编程控制器为核心的机器人控制系统,控制软件中一些方法和技巧对其它工业顺序控制问题具有一定的参考价值。悬臂搬运机器人在中山森莱公司电池极板生产线上的实践应用表明,该机器人具有结构精巧,控制可靠,运行平稳,价格低廉的特点,适于在电池,电镀,热处理,堆垛等行业推广。     

手一眼式机器人视觉系统物像关系的初步研究

本文建立了手一眼式视觉系统中图象坐标系与机器人基坐标系变换关系的数学模型。     

Metamorphic strategy based on dynamic meta-modules for a self-reconfigurable robot

For a self-reconfigurable robot, how to metamorphose to adapt itself to environment is a difficult problem. To solve this problem, a new relative orientation model which describes modules and their surrounding grids was given, a module motion rules database which enables the robot to avoid obstacles was established, and finally a three-layer planner based on dynamic meta-modules was developed. The firstlayer planner designates the category of each module in robot by evaluation functions and picks out the modules in dynamic meta-modules. The second-layer planner plans the dynamic meta-module path according to output parameters of the first-layer planner. The third-layer planner plans the motion of the modules in dynamic meta-module using topology variation oriented methods. To validate the efficiency of the three-layer planner, two simulations were given. One is the simulation of a single dynamic meta-module, the other is the simulation of planning with an initial configuration composed of 8 modules in complicated environment. Results show that the methods can make robot with any initial configuration move through metamorphosis in complicated environment efficiently.     

教学机器人实验系统的开发

本文首先介绍了教学机器人实验系统的设计思想和系统构成，然后对其工作方式及与上位机的联机操作方法作了简要的说明，最后对该系统中模拟通用机器人语言所开发的模拟机器人语言的语句及应用这种机器人语言进行编程的特色作了专门的阐述．     

机器人视觉系统

本文论述了国内外机器人视觉系统的产生、现状、及今后的发展趋势,探讨了国内发展机器人视觉系统的目的和可能性。     

可变执行机构智能教学移动机器人系统原型及应用

提出一种基于BASIC Stamp2的可变执行机构移动教学机器人设计方案.通过在同一机器人底架上设计不同的行走机构,使功能扩展与制造成本之间取得平衡,系统各项功能测试验证了软硬件设计的可行性.结果表明:所建立的系统不仅丰富了传统教学机器人的功能,同时有效降低了重复设计不同运动机构的成本.     

基于主动信标和航位推测法的多机器人位置最优估计

针对一种新的多机器人交替定位方式,研究基于主动信标和航位推测法的多机器人位置估计算法. 指定多机器人中的3个保持静止作为信标机器人(不一定始终是同样3个机器人),其它机器人作为移动机器人. 通过超声波测距得到移动机器人与3个信标机器人的距离,并通过IEKF(iterated EKF)算法将距离信息和移动机器人的航位推测信息相融合,实现移动机器人位置的最佳估计. 轮流交换机器人作为主动信标的角色,即可实现多机器人的位置估计. 实验验证结果表明,移动机器人的位置估计误差在±10 mm之内;该方法有效,且不需要在环境中设置固定信标,可应用于未知环境.     

多功能两栖生物型子母机器人系统研究

 对于水陆两栖及其过渡环境中狭小空间内的勘测,微小型水陆两栖机器人能够完成许多单一推进方式的机器人所无法完成的两栖任务,如水下管道的检测、珊瑚礁内鱼类的监测、水下岩缝中矿物采样等,因此需要一种能够具有微型结构、多功能运动模式、高位置精度、长续航时间等特点的机器人,以适应复杂两栖环境。提出一种两栖子母机器人设计方案。其中,两栖母机器人采用腿-矢量化喷水两栖推进,利用一套驱动系统实现两栖运动,以降低机构和控制的复杂度,增大其负载能力。两栖推进机构和机器人外形可以根据介质环境以及任务特点的改变,进行主动的形态与结构变化。微型子机器人由人工智能驱动器驱动,可以实现游行、爬行、转动、上浮/下潜、抓取等动作。母机器人和子机器人之间通过智能软缆线连接,实现子母机器人之间的通信及子机器人的回收。