不确定环境下基于动态子目标搜索的移动机器人导航算法及其实现

在不确定环境下进行移动机器人的路径规划一直是当今机器人研究领域的一个焦点问题和难点问题。采用最短切线法引入动态子目标,通过分析激光检测系统LMS200采集的数据,在导航途中临时产生一系列子目标来代替真实目标点,提出了一种基于最优动态子目标的搜索的最短路径算法SAS,并在此基础上,对算法进行了改进。在仿真和真实环境下的实验结果都表明方法可行有s效,能够满足移动机器人导航的实时性要求,为移动机器人实现无碰撞局部最优路径规划提供了一种新型实用算法。目前该方法已经成功地应用于浙江理工大学移动机器人ZSTU。     

某轮式车辆传动系统结构强度分析仿真

主要研究某特种轮式车辆传动系统结构强度的有限元分析仿真，并根据仿真结果，进行关键部位的结构改进。该系统由发动机、离合器、传动箱、变速箱和分动箱等组成，其结构非常复杂，首先建立传动系统的有限元仿真理论模型，进行复杂的有限单元划分，然后正确施加边界条件，进行结构强度分析及振动模态计算。最后根据仿真结果，针对系统结构强度薄弱部位提出有效的改进措施，为传动系统的现代结构设计与可靠性提供理论依据。     

非完整约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪

研究轮式移动机器人运动控制中非完整约束系统的轨迹跟踪性能。从非完整约束定义入手,通过非完整约束系统的判据和特点,推导几类典型的轮式移动机器人的运动学模型。通过一类控制Lyapunov函数来构造系统的控制器。利用Matlab/Simulink建立了非完整约束下的二轮和三轮机器人运动学模型,设计控制器实现机器人对圆形轨迹的跟踪。仿真结果显示:该控制器轨迹跟踪性能为稳态。通过轨迹曲线得到2种机器人的运动特点和相互关系。     

主动适形移动机器人自主导航仿真研究

介绍了采用虚拟样机技术建立主动适形移动机器人（Active Terrain Adaptive Vehicle，ATAV）联合仿真平台的设计过程。并以轮-履带-腿式复合型移动机器人为例，在联合仿真平台上对ATAV自主导航控制策略进行仿真研究，提出了基于包容结构的ATAV自主导航控制算法。仿真实验结果验证了控制算法的有效性。     

兼顾启停特性和转角时耗的移动机器人路径规划

针对传统移动机器人路径规划算法在考虑启动、制动以及转向姿态调整等实际约束的情况下,规划结果存在机器人运行时间长、任务执行效率低且在大场景下易陷入局部拥堵甚至导致运行瘫痪等问题,提出一种兼顾启停特性和转角时耗的移动机器人路径规划算法。对移动机器人启动、制动及运行过程进行数学建模,分类构建栅格化A^*算法运动代价函数;针对移动机器人姿态调整导致任务耗时长的问题,结合地图二维向量坐标下方位角与位置向量分布关系,设计转角时耗代价函数;提出考虑信息素轨迹跟踪与启发项比例均值化的动态启发函数,对规则路网下潜在的局部拥堵问题进行处理。仿真与实验结果表明：所提改进A^*算法相较传统A^*算法,机器人平均运行时间减少了11.4%,有效缩短了移动机器人任务运行时间;所提算法经过启发项比例均值化调整,在仅微量增加机器人运行时间的情况下,使信息素矩阵标准差降低了96.9%,有效预防了移动机器人局部拥堵情况的发生。     

移动机器人级联超像素行人目标分割算法

针对移动机器人视觉应用中,复杂室内外环境下行人目标提取因背景干扰而导致主体轮廓失真的问题,提出一种基于超像素的级联式行人目标分割算法。利用超像素对目标边缘轮廓的吸附特性,第一级超像素在获取全局超像素区块的基础上,结合行人显著区域检测,计算第二级超像素区块的平均颜色距离和中心点空间位置距离相关度,从而获取行人目标轮廓的分割结果。仿真结果表明,该算法精确度与召回率统计平均为0.98,高于当下流行的其他显著目标分割算法,对行人目标检测分割性能具有良好效果,为行人目标跟踪等应用提供必要的预处理基础。     

移动机器人的电磁谐振式无线充电技术研究

与传统的直插式充电方式相比,无线充电具有低磨损、安全性能好、智能化等优点,通过对比3种无线充电方式:电磁感应式、微波传送式和电磁共振式的性能优缺点,认为电磁共振式更适合移动机器人充电,并给出了基于该方式的一种总体设计方案;对该方案中的耦合系统进行电路建模和数学分析,然后通过专业电路仿真软件对其进行仿真和验证,结果与理论分析基本一致;最后指出了该无线充电方式存在的问题以及未来的发展方向。     

基于Kinect的目标跟踪与避障

利用Kinect实现室内移动机器人的目标跟踪与避障功能,其中Kinect提供的光学图像用于实现机器人视觉目标跟踪。利用Kinect的人脸识别功能,避免当环境中出现多目标时,机器人对运动目标的识别出现混乱;同时增加了增量子空间对视频信息进行及时更新,避免机器人因目标移动较快而跟丢目标;利用T-S模糊神经网络法实现避障功能,相比传统算法有效改善了其收敛性。在移动机器人CRX10上实验证实了该系统能够较好地完成目标跟踪的同时具有躲避障碍物的功能。     

轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法

针对轮式移动机器人轨迹跟踪这一典型控制任务,提出了基于模糊控制规则的滑模控制方法。该方法采用等速趋近律,利用连续函数代替符号函数获得切换控制律,最后运用Lyapunov理论证明系统的稳定性。仿真结果表明该方法不但能够有效的跟踪机器人的参考轨迹,还能有效的减少在控制中的抖振现象。即使存在外界干扰的情况下,也具有良好的控制品质。     

基于FPGA的移动机器人运动控制器的实现

为了提高移动机器人控制的灵活性,设计并实现了一种基于FPGA的移动机器人运动控制器。介绍了该运动控制器的工作原理、硬件设计,充分利用FPGA的高速实时性和ARM微控制器的强大处理能力,从而提高了运动控制器的效率。实验表明,设计出的运动控制器稳定可靠,双码盘导航优于单码盘融合陀螺导航,能实现移动机器人的灵活控制。