基于视觉目标跟踪的侦察机器人导航方法

针对未知环境下侦察机器人的自主导航问题,提出了一种基于视觉目标跟踪的侦察机器人导航方法.首先利用二进制鲁棒独立元素特征(BRIEF)提取方法来检测和描述待跟踪视觉目标的局部不变特征点,在快速的特征匹配计算基础上提出由粗到精的目标定位两步法实现机器人导航过程中视觉目标的实时准确跟踪.其次对基于视觉目标跟踪的自主导航任务进行行为分解和实现,在行为中集成视觉目标跟踪算法.最后利用基于宏行为的机器人事务执行机制实现移向视觉目标的自主导航控制.实验结果表明,提出的方法能够使侦察机器人实时准确地跟踪视觉引导目标,在复杂障碍物环境下可靠地完成移向目标的自主导航任务.     

基于机器人操作系统的机器人自主追踪系统设计

为了解决移动机器人在机器人操作系统(robot operating system, ROS)中的人脸追踪问题,提出一种基于Siamese目标跟踪算法开发的追踪系统。首先,开发了追踪系统的硬件平台;其次,开发了Siamese跟踪算法,实现了对人脸目标的实时跟踪;最后,实现了导航系统与视觉系统的开发及融合,并通过实时记录的追踪数据与追踪曲线,分析了该系统的追踪性能。实验结果表明:该系统能够在ROS系统下实现对人脸目标的实时跟踪。     

基于POMDP模型的机器人导航控制方法

基于部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP)模型实现了机器人导航行为控制,给出了一种基于POMDP模型的机器人导航控制方法.该方法考虑动作的不确定性和状态的部分可观测性.首先介绍了POMDP的原理及模型;然后给出了基于POMDP模型进行导航的控制系统、对控制系统的状态空间的表示、动作空间的表示以及对声纳模型进行了比较详细的阐述,讨论了控制模型的求解过程;最后对采用POMDP模型的机器人导航控制进行了仿真实验,并对仿真结果进行了分析.     

基于机器人操作系统的液压机器人自主导航系统设计与实现

在机器人两轮差速运动模型分析的基础上,根据运动模型的航迹演算公式可实时计算机器人轨迹姿态。基于机器人操作系统架构平台设计了机器人本体、机器人底座、驱动液压马达、导向轮、激光雷达等7个关节和连接的结构模型。各机器人关节坐标系变换关系经过Tf实时发布,用于计算机器人位置坐标信息。针对液压机器人没有配备编码器和视觉系统的不足,系统采用2D平面激光里程计模型(RF2O),通过建立连续激光扫描点对距离的流约束方程获得机器人平面运动估计,进而得出激光雷达的速度和机器人实际运行轨迹。设计了自主导航软件系统,实现了导航地图构建、定点任务导航和多机器人管理等功能,并对机器人定位导航精度进行了测试,分析对比多次指定位置和导航位置的数据差异,结果表明机器人导航定位精度达到设计要求。     

空地机器人协作导航方法与实验研究

飞行机器人和地面移动机器人所具有的功能互补性使得通过二者间的协作执行使命具有明显的优越性,这对于提高移动机器人使命完成度具有重要的作用.因此,空地机器人协作近年越来越受到研究人员的重视.空地机器人协作的一个重要工作模式是通过飞行机器人的大范围环境感知能力为地面机器人提供导航信息.针对该问题,首先讨论了利用机载视觉传感信息实现地面环境建模(主要是地面障碍物)及地面机器人识别方法;然后,利用波门跟踪算法实现了对地面移动机器人的运动跟踪;最后,提出了空地机器人协作策略;最后,搭建了室内试验平台,进行了实验验证.     

基于改进导航圆算法的光伏阵列清扫机器人路径跟踪控制

为解决光伏阵列清扫机器人行进时易受组件间边框和光滑组件表面的影响,出现偏移原轨迹的问题,首先给出针对光伏阵列清扫机器人的运动学模型和超宽带定位系统,之后通过仿真分析原导航圆算法机器人调节距离较长的问题,提出一种基于改进导航圆算法的光伏阵列清扫机器人路径跟踪算法,对原导航圆算法的纠偏角重新修正,然后对修正后的纠偏角进行调...     

基于三点定位的机器人路径跟踪算法

为了实现在多环境因素制约下的机器人路径跟踪,提高其精度,文章提出了基于三点定位的机器人路径跟踪的算法,详述了定位原理和方法,阐述了实现机器人路径跟踪的方法.试验表明,该路径跟踪方法具有精度高,绝对误差小等特点.     

基于激光投影循迹系统的机器人导航

为了提高服务机器人室内导航的稳定性和效率,基于智能空间技术搭建了激光投影循迹系统.在室内天花板安装二自由度云台,其上安放激光器.服务器进行路径规划,生成云台转动命令,通过无线网络发送到云台;云台转动带动激光器投射出光斑;机载摄像机识别光斑,指引机器人完成导航任务.系统降低了机器人对超声、红外等传感器的依赖程度,并可实现...     

基于激光跟踪仪的机器人运动学参数标定方法

工业机器人的连杆参数误差是影响其绝对定位精度的最主要因素，为改善机器人的绝对定位精度，借助了高精度且可以实现绝对坐标测量的先进测量仪器——激光跟踪仪，以及功能强大的CAM2 Measure 4．0配套软件，从机器人自身的运动约束出发，构建起实际的D—H模型坐标系，进而对运动学参数进行了修正，获得了关节变量与末端法兰盘中心位置在基坐标系下的准确映射关系．结果表明，标定后的平均误差及均方根误差均改善了40％以上，且该方法易于实现，通用性强，能明显改善精度．     

基于激光跟踪的V型坡口焊接机器人研究

介绍了激光跟踪焊接机器人的结构组成和工作原理。在分析了V型坡口焊缝空间位置和形状特征的基础上,采取结构光法标定焊缝图像,经过焊缝条纹图像处理,提取焊缝特征点,根据三角测量原理建立了特征点的三维坐标。通过建立图像空间到机器人末端焊枪的笛卡尔空间雅可比矩阵,计算出焊枪在基坐标下的位姿,利用机器人逆运动学方程,求得机器人各关节的位置值,最后由关节控制器控制各个关节的运动,实现了机器人V形坡口焊接的视觉控制。     

一种自主空中加油视觉导航图像处理方法

针对自主空中加油近距导航问题,提出了一种锥套检测和跟踪的视觉导航图像处理方法.对于锥套检测,首先利用阈值法和数学形态学方法消除图像干扰,然后提取所有的轮廓并对轮廓进行检查,最后匹配得到目标锥套轮廓.对于锥套跟踪,以上一帧图像的定位结果作为先验信息来确定当前帧图像的可能范围,然后采用上述锥套检测方法进行处理.最后,以一架微型六旋翼飞行器作为受油机,利用自主空中加油试验台获取的真实飞行图像,对所提出的视觉导航图像处理方法进行了验证.试验结果表明:所提出的视觉导航图像处理方法具有较高的实时性及可靠性,能够满足自主空中加油的要求.     

基于网络的水下机器人自主导航仿真系统体系结构

本文介绍了一个水下智能机器人导航仿真系统的软硬件体系结构,重点阐述以黑板结构为主体的设计思想和系统内的定时问题,并对系统的工作过程作了全面的描述.系统的运行结果证明设计是成功和合理的.     

基于虚拟现实的工业机器人路径跟踪控制仿真

在机器人路径仿真跟踪的仿真过程中,由于对机器人模型运动角度控制不当,时常出现路径控制仿真结果与既定路径不符的情况。为此,将虚拟现实技术应用到工业机器人路径跟踪控制仿真中。根据工业机器人动力学与运动学分析结果,在选定的虚拟现实软件中构建机器人3D运动模型以及控制环境模型。采用虚拟运动轨迹计算公式,完成机器人路径跟踪模拟控制算法的设计。通过此公式计算结果,监督机器人模型路径跟踪过程,实现对机器人运动角度的控制。至此,基于虚拟现实的工业机器人路径跟踪控制仿真方法设计完成。构建仿真实验环节,通过与其他两种方法对比可知,此方法的路径控制仿真结果与既定路径一致。综上所述,使用虚拟现实技术可有效弥补原有仿真方法的不足。     

基于ROS的室内导航机器人设计研究

采用基于机器人操作系统（ROS）的设计方案开展了机器人在自主导航中的应用研究,设计了一款集定位、SLAM建图、路径规划、驱动控制于一体的机器人综合系统。系统利用激光雷达扫描获取环境实时数据和里程采集信息,通过Gmapping算法对数据进行融合,以及采用自适应蒙特卡洛定位（AMCL）方法实现了环境地图绘制与定位。通过matlab对路径规划算法进行对比研究发现,路径规划任务中Djakarta算法更适应在室内多障碍物场景。而实验结果显示在模拟环境中利用Dijkstra算法和DWA算法进行避障更加有效。仿真实验结果也表明,该系统可构建高精度环境地图,并对机器人进行定位和导航,实现了在实时路径规划中成功避开障碍物到达目标点。以上研究表明在室内定位和导航任务中该机器人系统框架具有良好的可行性和稳定性。     

一种基于视觉信息的自主搬运机器人

提出了一种利用视觉信息进行定位和抓取的自主机器人搬运系统,此系统由带有两自由度操作手的轮式移动机器人和远程控制站组成。机器人利用视觉系统识别路标信息,采用MonteCarlo方法进行自定位。当靠近目标物体时,机器人利用视觉系统识别目标,并在利用该信息引导下自动抓取。由于机器人的运行是靠视觉系统获取的路标信息和目标物体信息引导的,同时具有遥操作控制功能,因此该系统能轻松完成复杂环境下搬运物体的任务。     

一种单线激光雷达和可见光摄像机的标定方法

结合移动机器人实际应用.提出了针对激光雷达和可见光摄像机标定的方法.通过对激光雷达扫描特殊标定板得到距离信息的计算,求得雷达扫描线在标定板上的坐标位置,从而得到了一组雷达数据和图像数据的对应点对.以此为基础,通过参数拟合的方法实现了两者关系的求取.该方法只需要标定板就能够完成激光雷达和摄像机的空间标定,标定精度高,在此基础上的外部标定,实现了多个传感器世界坐标系的统一,避免了后续处理中数据解释的二义性,实验证明了这种方法的有效性.     

基于语音识别的救援机器人听觉导航方法

在发生火灾或地震的建筑物内,由于烟雾或墙体倒塌等原因,救援机器人往往无法通过视觉、超声和红外等传感器直接发现建筑物内不可见区域或者其他房间中呼救的目标.利用声音信号波长较长可以衍射绕过障碍物传播的特性,结合现有的语音识别技术,开发出基于听觉的救援机器人导航系统.该系统使机器人可以在全局运动控制中跟踪幸存者的呼救声并向幸存者移动.通过相关实验验证了基于听觉的救援机器人导航方法的可行性.     

基于MOOS的自主式水下机器人导航系统

针对自主式水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)的试验成本极高,水下机器人的应用与算法验证都需要在一个理想的仿真环境中进行测试,且仿真环境的建模较为困难等问题,提出了应用MOOS软件系统对AUV导航系统进行导航位姿、通讯及三维信息的仿真,对MOOS软件系统的通信方法、软件架构、数据采集方式和传感器数据类型等方面进行了参数配置和仿真说明.面对工程导向,从数据产生机制、数据发布订阅和数据解析处理等角度,对MOOS软件系统进行论证分析.分析结果表明,MOOS系统可根据AUV导航系统的预设轨迹信息产生相关环境传感器数据,有效地进行多源信息融合与导航位姿解算.     

基于滚动优化原理的类车机器人路径跟踪控制

针对存在非完整约束的类车移动机器人路径跟踪问题,提出了带约束曲线拟合的路径跟踪策略。借鉴预测控制中的滚动优化原理,通过运用微分平坦方法对所规划路径进行轨迹生成,进而完成路径跟踪过程。同时,基于滚动优化原理的跟踪方式也满足了路径跟踪对实时性的要求,移动机器人在遇到未知障碍情况下能够完成主动避障动作。为验证该方法的有效性,文章最后进行了仿真实验,结果表明,类车机器人在满足执行机构约束以及几何约束的条件下,能够成功避开障碍物,并且具有良好的跟踪性能。