基于多部位振动触觉反馈的室内为人导航系统

为了改善传统为人导航系统的导航效果,设计了一种基于多部位振动触觉反馈的为人导航系统.该系统以具有自主导航功能的移动机器人为基础,运用充分考虑用户在系统中自主性和舒适性的人机协作导航算法,使用户能自由地选择行走速度.通过统计学方法研究人体各部位振动触觉感知能力,发现手指和手腕适合充当振动触觉信号的感知部位.开发多部位振动触觉装置作为系统的人机接口,利用该人机接口和人机协作导航算法实现了系统的自主为人导航.系统性能验证实验结果表明,基于多部位振动触觉反馈的导航系统具有良好的抗干扰能力,平均队形误差均值为0. 23 m,导航速度为0. 13 m/s,优于基于运动觉反馈的导航系统和基于单部位振动触觉反馈的导航系统.     

基于彩色图像的移动机器人视觉导航系统

基于移动机器人视觉处理的实践 ,提出了基于颜色模型的图像分割方法 .运用快速聚类的方法处理分割图像并进行目标定位 ,通过实验检验图像分割和目标定位的精度 ,给出了目标定位计算公式 ,对误差的产生进行了分析 .     

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。     

基于ROS的移动机器人导航系统研究与仿真

针对移动机器人的自主环境感知与自主导航问题,本文提出了一种基于机器人操作系统(ROS),并结合同步定位与地图构建技术(SLAM)与路径规划的多目标点导航方式。首先利用GAZEBO仿真平台建立基于阿克曼结构的四轮机器人和仿真环境。然后利用SLAM技术,构建仿真环境的二维栅格地图。最后利用多目标点导航算法,开展机器人针对多个目标区域的自主导航测试。并通过调整TEB参数,优化机器人的运动轨迹。实验结果表明:机器人有效完成了多个目标区域的自主导航任务,并且规划路径较为合理,运行过程较为平稳。     

移动机器人视觉导航系统的设计与实现

实时、准确的提取道路信息和控制机器人的运动状态是机器人视觉导航系统的关键,针对这两点提出了一套基于ARM处理器的解决方案和控制算法,并着重研究了坐标几何校正算法和最小曲率半径算法.实践结果表明,该套算法简便有效、实时性好、可靠性高,适用于简易机器人的视觉导航.     

移动机器人视觉导航系统的设计与实现

实时、准确的提取道路信息和控制机器人的运动状态是机器人视觉导航系统的关键,针对这两点提出了一套基于ARM处理器的解决方案和控制算法,并着重研究了坐标几何校正算法和最小曲率半径算法。实践结果表明,该套算法简便有效、实时性好、可靠性高,适用于简易机器人的视觉导航。     

基于穿戴型振动触觉数据腰带的方位提示实验研究

振动触觉数据腰带是将环境信息(主要是方位信息)按照一定规则转换为振动触觉刺激并作用于人腰部的装置.以穿戴型振动触觉数据腰带实验系统为基础,进行触觉提示定位实验,验证了触觉方位提示的有效性和准确性,并在此基础上提出有效的振动触觉编码方式.从人对触觉刺激的主观感知适应性角度,分析比较了有训练和无训练情况下使用者对触觉提示方向定位的准确性.结果表明,适应性训练有助于受试者快速熟悉触觉编码规则,提高辨识准确率.在改进振动触觉编码模式方面,由用单一电机振动表征方位信息,改变为用多个电机同时振动的动态编码方式表征方位信息.实验结果表明,采用动态编码方式的信息提示准确率总体高于单一振动编码,但在某些方向上,人的触觉提示辨识准确率有一定降低.因此今后的改进设计可以针对不同的方位采用混合编码.     

基于磁流变阻尼器的触觉反馈系统

针对传统触觉反馈系统安全性差、响应时间长、容易失真等问题,设计一种以磁流变阻尼器为核心的触觉反馈系统,并基于Bingham模型推导了磁流变阻尼器的输出阻尼力计算公式。Simulink仿真结果表明:磁流变阻尼器的位移、速度与阻尼力的关系符合Bingham模型,体现较好的动态性;当电流控制器输出电流为0~1 A,速度为10 mm/s时,输出阻尼力大小连续可调,最大阻尼力为19.6 N,最小为2.435 4 N。理论和仿真结果吻合,验证了该触觉反馈系统的可行性。     

基于触觉感知的自行车后视系统

为了在自行车转向或变道时,实现无需左右回头观察即可了解后方路况,设计了一套便于骑行者感知车后具体情况的自行车后视系统.该系统可分为车尾探测装置与终端反应手套,主要由USB摄像头与执行模块构成,并采用了you only look once（YOLO）v4目标检测算法.通过在自行车车尾安装检测设备,与骑手的特制手套进行无线通信,从而传递车后方探测到的有关安全状况的紧急信息.实验结果表明：该系统能够对后方的行进车辆进行多目标检测及警告优先级目标,并在足够的安全距离内识别率较高.     

基于多元统计分析的触觉图象模式识别

在触觉图象的统计描述特征量基础上，提出了用多元统计分析中得判别分析，对常用的特征量进行了选择，使判别更为有效，并给出了实用的判别方程，借此可以提高判别的正确率，也可解决圆和六角形易误判的问题。     

基于改进Otsu法的触觉图像处理

论文介绍了传统Otsu二值化算法,针对触觉技术中图像处理的特点,采用了改进Otsu法对于灰度接近的特殊图像进行处理,解决了Otsu法处理特殊触觉图像的缺陷,目标信息不丢失,具有一定普适性。     

基于动物胡须特征的触觉传感器

通过综合机器人领域中常见的接近觉和滑觉的结构特点,根据仿生学的原理,设计出一种同时具备接近觉和滑觉功能的触觉传感器,该传感器突出的特点是仅用一根触须就完成了接近觉传感器和滑觉传感器的双重功能,利用它可以监测机械手指与被抓物体之间是否产生滑动和分离的现象。对该系统进行了实验,验证了方法的正确性和有效性。     

MEMS三维微触觉测头的低频振动测试系统

针对一种MEMS三维微触觉测头,构建了基于Suss Microtec三维微定位器和PI压电陶瓷的动态测试装置,对测头的动态性能进行了表征．分别测试了测头在轴向和横向负载下对不同幅度低频振动信号的响应情况,研究了测量过程的短时重复性能．结果表明,压电陶瓷位移。电压曲线的非线性误差在轴向测量模式下小于0．102％,横向测量模式下小于0．507％     

基于ROS的室内移动机器人研究

为了满足监测室内环境的需求,设计一款在室内巡逻的移动机器人.移动机器人采用搭载ROS系统的树莓派作为控制核心,利用激光雷达采集环境信息,在ROS分布式框架下利用各种功能包进行算法开发.基于Gmapping算法进行建图,运用A*算法和DWA算法实现自主导航.机器人选用麦克纳姆轮来应付复杂的环境.在经过室内环境测试后,能够完成室内地图构建和自主导航的目标,对今后在室内环境下研究具有重要意义.     

基于PVDF的压电触觉传感器的研究进展

聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜因具有柔韧性强、机械强度高、灵敏度高、频响范围宽等优点,在触觉传感器、超声换能器等领域具有广泛的应用前景.文中首先介绍了基于PVDF的压电触觉传感器的工作原理和制作工艺,然后从器件的压电性能优化、微结构化、集成化、柔性化、仿生化5个方面系统概述了PVDF压电触觉传感器的研究现状与发展趋势,讨论了其在机器手、微创手术、健康监测领域的应用研究与进展,最后分析了目前PVDF压电触觉传感器发展的不足和未来的主要研究趋势.     

基于模糊控制的自主移动机器人系统设计

针对在有引导线的环境下自动导航机器人寻迹运动控制的问题,介绍了一种基于AVR单片机的自动导航机器人运动控制系统设计方案.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问题.实际运行表明了该方法的有效性.     

基于EMA_UKF的移动机器人传感器故障诊断

针对移动机器人多传感器单个或组合故障的情况,提出一种基于EMA_UKF(expected mode augmentation-unscented Kalman filter)方法,用于解决传统固定结构交互多模型算法(FSMM)因模型数量多而造成实时性较差,以及扩展卡尔曼滤波(EKF)计算复杂且精度不高的问题。EMA_UKF方法将期望模型扩张算法(EMA)与无味卡尔曼滤波方法(UKF)相结合,首先利用模型集合自适应来确定期望模型;然后用期望模型扩张初始模型集,通过UKF滤波得到接近真实模型状态的估计结果,判断传感器故障类型。最后,通过与传统的FSMM方法的实验对比,表明该方法能够有效地判断出移动机器人单个或组合传感器故障类型,并且明显地提高了诊断精度。     

基于CPLD的移动机器人导航系统设计

目前,自主行走机器人在众多领域发挥了越来越重要的作用。如在救援应用中,自主行走机器人能够深入到人类难以到达的地方获得很有价值的信息,从而为救援工作提供极大的帮助,挽救人的生命和财产。本文以救援机器人在为基础,设计了一种基于单片机的超声相控阵导盲避障系统,主要介绍系统的架构和超声相控阵导盲的实现方法。系统的主控芯片采用STM32,利用CPLD实现相控阵信号在空间的聚焦。该设计能够对地形进行简单探测,得出移动机器人可以通过的通道。该导航避障系统性能稳定,成本低,易于实现。     

基于Internet实时遥操作移动机器人

构建了能使操作者通过Internet远程实时控制的移动机器人系统。为了补偿网络时延和抵消其对遥操作系统的影响,基于我们以前提出的改进型Smith预估器原理,给出了预估控制策略。为了保证系统稳定性和透明性,基于主从端的传感器信息交换,设计了一个动态模型管理器,并给出了同步管理算法。除了力反馈外,为了增强系统控制的实时性,引入了预估的虚拟显示。为了降低时延抖动,提出了新的网络时延管理算法,并分析了时延缓冲器原理。最后长距离的网络遥操作实验验证了系统和控制策略的实用性和有效性。