基于声纳的移动机器人环境建模仿真平台的设计

利用Visual Basic建立了一个移动机器人环境建模的仿真平台,通过仿真声纳的数学模型,采用以概率论和Dempster-Shafer证据理论为基础的基于占有率的栅格地图创建方法,解释和融合仿真的声纳数据,建立环境的栅格地图。该仿真平台提供了环境和移动机器人运动状态在线实时设定功能,其参数可调的声纳模型及根据声纳数据进行环境建模的算法设计相对独立等特点极大地方便移动机器人环境建模的研究工作。     

基于简化可视图的环境建模方法

针对移动机器人全局路径规划中环境地图的构建问题，提出一种基于简化可视图的环境模型建立方法.该建模方法通过剔除环境中对路径规划结果不造成影响的障碍物来简化环境模型的表示.在环境建模期间，利用机器人的起点和目标点以及环境中保留的障碍物建立一种可视边的数量足够少的简化可视图，简化可视图中的可视边即为移动机器人的可行路径.根据简化可视图建立的环境地图提高了后续移动机器人路径规划算法的执行效率.仿真结果表明该建模方法简单且有效.     

基于传感器信息的环境非光滑建模与路径规划

提出一种移动机器人运行环境的非光滑建模以及全局路径规划方法,能够在离散的传感器信息基础上构造近似的Voronoi边界网络作为环境模型;采用基于最优竞争机制的进化计算与紧缩优化后,实现了移动机器人在复杂环境下的全局路径规划.     

基于backstepping方法的两轮移动机器人轨迹跟踪控制

主要利用backstepping方法实现对两轮移动机器人基于动力学模型的控制系统设计与轨迹跟踪.首先,利用牛顿-欧拉公式对两轮移动机器人进行动力学建模;其次对两轮移动机器人的动力学模型进行解耦;最后,利用backstepping方法完成了对移动机器人的轨迹跟踪控制.数值仿真验证了backstepping控制方法的有效性...     

基于半实物平台轮式机器人运动学建模与仿真

针对轮式移动机器人的运动学建模问题,基于ICC坐标变换法,提出一种解决差动移动机器人运动学建模的通用方法 ,建立了在满足理想运动约束条件下的运动学模型,并以具有两个驱动轮的差动移动机器人RoomBa为例,搭建半实物仿真平台,进行了运动学仿真,仿真结果显示该建模方法符合实际应用要求,为下一步的运动规划提供了理论基础。     

基于椭圆建模和NLP算法的移动机器人路径规划研究

针对移动机器人在未知环境中探测和规避障碍物困难等问题,提出一种基于椭圆建模和自然语言处理(nataral language processing,NLP)算法的移动机器人路径规划方法。首先将激光采集的点信息进行分类和最小椭圆包围,建立障碍物的椭圆模型并估算出障碍物的速度。然后采用NLP算法,把移动机器人在未知环境中的路径规划问题,描述成了满足一组非线性约束和目标函数最小的非线性规划问题,从而实现复杂未知环境下机器人的路径规划。最后进行物理与仿真实验,验证了该方法的有效性。     

多移动机器人可重构物流系统建模方法

提出了可重构物流系统的一种新的定义,并在充分考虑移动机器人个体和群体的重构能力的前提下,提出了一种基于图论和谓词逻辑的多机器人可重构物流系统的建模方法。其中,移动机器人本体的结构调整被视为设备级重构,而移动机器人群体的组织以及之间协调策略的调整被视为系统级重构。针对各种工件运输任务,该建模方法有助于选择合适的移动机器人功能模块、或合适的移动机器人个体及相应的合作协调策略,从而实现可重构物流系统构型的迅速调整。     

基于坐标变换的具有可操舵轮的移动机器人运动学建模

为了提高移动机器人的灵活性和机动性,人们提出了最大限度地利用普通常规轮的运动自由度来实现移动机器人的平面自由运动。当移动机器人具有n(n≥2)个可操舵驱动轮时,它可以实现平面上的自由运动,即它具有3个自由度。针对轮式移动机器人的运动学建模问题,基于坐标变换法,提出了一种解决具有可操舵轮的移动机器人运动学建模的通用方法,建立了在满足理想运动约束条件下的运动学模型,并以具有2个可操舵驱动轮的3自由度移动机器人为例,给出了运动学仿真结果。     

未知环境下移动机器人自主避障算法的研究

移动机器人是完成救援、运输等各种任务的重要工具,如何让机器人系统自主适应不同的复杂场景是目前的研究热点.本文针对具有静态和动态障碍物的复杂未知环境,对移动机器人进行运动学建模,提出了基于长短期记忆网络的近端策略优化避障算法.在无障碍物和有障碍物的仿真训练环境中,实现无先验地图信息情况下机器人在非结构化环境中的自主避障....     

一种基于全向摄像机的移动机器人定位方法

研究用压缩的全向图像在移动机器人上定位和环境建模．采用Parzen窗方法估计全景图像边缘的概率密度，用FFT方法简化计算获得密度估计的实时处理效果．研究了全景图像的旋转不变特性和全景图像矢量集合的主成分提取方法，以进一步降低图像数据矢量维数．压缩数据量后，便于建立大的环境模型供移动机器人实时定位用．定位通过投影图像矢量到特征子空间和在子空间中寻找最邻近点的方法实现．提出的定位方法用于移动机器人定位系统，在室内场景多次试验获得了较理想的结果．     

水下自重构机器人Kane动力学建模方法

针对水下自重构机器人构形多变且外部环境复杂等特点,提出了一种通用的、基于构形描述及Kane动力学的建模方法.利用图论中关于拓扑结构的描述方法,建立水下自重构机器人多种拓扑构形的统一数学表达,再结合Kane方法,在模型中加入水下各种外部环境作用力,最终建立封闭的水下自重构机器人运动方程.通过典型构形的建模实例,证明了该方法的可应用性和有效性.
     

基于虚拟现实的拱泥机器人几何建模及仿真

简单介绍了几何建模中常用的模型，并选择Visual C 6.0和OpenGL作为仿真编程开发的工具，利用CSG的方法建立了拱泥机器人几何模型，创建了拱泥机器人仿真的界面和虚拟海底环境，为拱泥机器人运动学和动力学仿真奠定了基础。     

基于VRML的切削加工机器人建模及仿真方法研究

论述了VRML的特点和组成,研究了用VRML语言建模和仿真的方法.以一种切削加工机器人为例,介绍了其结构和组成,对其进行了运动分析,并运用VRML建模和仿真方法对其加工过程进行了仿真.     

复杂环境下移动机器人路径规划算法

对复杂环境下移动机器人全局和局部路径规划问题进行研究,提出一种全局-局部混合模式的路径规划方法.首先,对全局运动空间进行建模,运用全局模式规划一条从起点到终点的全局路径;然后,针对空间中影响机器人运动的移动物体,通过位置、速度分析碰撞的可能性,从而进行局部路径规划;最后,基于MATLAB仿真平台,将文中方法与经典人工势场法、改进人工势场法进行对比实验.实验结果表明:文中方法在机器人路径规划任务中的总时长和总长度均优于其他两种方法.     

煤矿救援蛇形机器人环境建模方法研究

煤矿救援机器人的研究对煤矿救灾工作的顺利开展有着重要的现实意义,简要分析了煤矿救援机器人在环境建模方面的研究现状,针对煤矿事故发生后,救援蛇形机器人如何在恶劣的井下进行环境识别和建模,提出了一种变结构模糊神经网络的多传感器数据融合算法。重点讨论了该算法的原理,结合煤矿井下的特殊环境和蛇形机器人自身结构特点,采用超声波传感器、红外测距传感器、激光雷达传感器组来获得障碍物的距离、位置信息及环境类型信息,然后,利用模糊神经网络对这些信息进行融合,采用改进的BP算法对网络进行学习,通过对结论网络权值的调整,择优选取模糊规则,从而自动的调节模糊神经网络的结构。以机器人在靠近障碍物时的八类典型环境标志为依据,通过模糊神经网络识别出障碍物的形状,完成环境的建模。利用实验获得的一组数据进行了仿真,结果表明该算法实现了在不同环境中模糊隶属函数的自动生成和模糊规则的择优提取,适用于复杂的非线性系统,对于煤矿救援蛇形机器人的环境识别和建模是一种行之有效的方法。     

基于Matlab的虚拟现实技术在机器人足球中的应用

在机器人足球比赛中,传统方式是通过摄像头采集图像信息,在信息的传输过程会存在较大的时延问题.利用虚拟现实视觉临场感技术,可以解决时延问题,提高参赛机器人的控制精度.详细介绍了如何在Matlab和Simulink仿真环境中分别建立足球机器人的仿真模型,并对虚拟现实建模语言VRML以及VRML构造器--V-Realm Builer 2.0作了简单的阐述.     

基于模糊控制的移动机器人的路径规划

提出了一种在未知环境下移动机器人路径规划算法－模糊控制算法,并对此算法进行了推导与仿真。仿真结果表明,此算法鲁棒性强,可消除传统算法中存在的对移动机器人的定位精度敏感,对环境信息依赖性强等缺点,使移动机器人小车的行为表现出很好的一致性、连续性和稳定性。     

基于激光雷达的移动机器人环境建模与避障

为了提高自主移动机器人运行的安全性和可靠性 ,提出了一种基于激光雷达的距离信息进行环境建模和避障的方法。首先简要描述了激光雷达的工作原理 ,比较了几类常用的激光雷达 ,并介绍了激光测量系统 ( laser measure-ment system,LMS)。然后给出了一种用于移动机器人环境建模和避障的算法 -时变势场法 ,在此基础上提出了改进算法 -多分辨率势场法 ,实验表明其性能优于原算法。最后讨论激光雷达在实际应用中的一些问题。目前 ,该方法已成功地应用于清华室外移动机器人 THMR- V     

架空输电线巡检机器人的跨障运动轨迹控制

针对高压输电线检修维护问题,自主研发了新型三臂式架空输电线巡检机器人,并提出跨障的识别方案和动作方案.简化了此巡检机器人的跨障运动过程,采用D-H(Danevit-Hartenberg)建模方法建立了机器人跨障过程的运动学模型.在此基础上,应用拉格朗日力学方法完成了动力学建模.针对跨障运动轨迹跟踪问题,将外界干扰、误差等不确定因素考虑进去,采用鲁棒自适应PD(proportional-derivative)控制方法进行控制.为了验证此方法,加入传统PD控制方法进行对比.以理想的运动轨迹为目标轨迹,通过Simulink分别仿真得到2种算法的跟踪轨迹,将搭载2种算法的巡检机器人先后放在实际线路上运行,通过多传感器采集得到运动轨迹.实验结果显示它们的控制轨迹都非常接近目标值.从跟踪轨迹上对比2种算法,证明了所采用方法的有效性、稳定性和优越性.     

基于单线激光雷达的廊道环境数字重构技术

针对廊道环境的数字重构问题,设计了一种基于单线激光雷达的数字重构系统.该系统利用移动机器人搭载单线激光雷达传感器,构建三维雷达扫描系统,实现廊道环境的自动扫描和实时重构.首先进行系统的硬件搭建,其次详细介绍了系统的数字重构过程,主要包括移动机器人控制模块设计、坐标转换、数据融合等.为了解决移动机器人运动偏离的问题,在控制系统中加入模糊PID(porportion integral differential)控制算法,保证了系统数据采集的准确性.对于2D点云到3D点云的转换的问题,提出了一种里程计数据和激光雷达传感器数据融合的方法.最后进行实验测试.结果 表明:该系统可以实现对一般复杂的廊道场景进行自动化采集和实时重构,不仅精度高而且重构特征明显.