基于视觉的机械手轨线跟踪系统

本文从视觉与控制集成这一指导思想出发，建立了一个视觉引导的机器人轨线跟踪系统，用于玻璃加工时的图纸曲线的自动跟踪和坐标读取，实验结果显示出良好的跟踪性能。     

移动机器人多目标彩色视觉跟踪系统

机器人视觉系统利用颜色、形状等信息来识别环境目标，但是难点在于识别的 鲁棒性和实时性的保证．本文采用全自主移动机器人为平台，提出了一种硬件成本低廉的、 基于颜色学习的实时多目标视觉跟踪系统，并提出了一种新颖的目标颜色学习和跟踪算法． 该视觉系统已成功集成在自主移动机器人系统中，非结构环境下的动态目标跟踪实验表明了 系统的实时性和鲁棒性．     

基于粒子滤波的全方位视觉传感器实现移动机器人导航

研究了一种引导机器人沿着固定轨迹运动的实时视觉伺服系统,并提出了一种实现移动机器人导航的创新的系统架构.系统由基于鱼眼镜头的全方位视觉传感器和嵌入式图像处理单元构成,可以实时校正鱼眼镜头畸变,并利用复合的粒子滤波算法识别和跟踪自定义的航标,最终实现移动机器人的导航.实验表明,该系统能够校正鱼眼镜头畸变,实时跟踪航标并有效实现机器人的定位和导航,且结构紧凑、功耗低,容易集成到各种移动设备中实现自主导航、安防监控等功能.     

双队列控制的激光视觉焊缝跟踪系统研究

设计与实现了一套激光视觉引导的焊缝自动跟踪系统,包括系统的整体硬件构成和关键算法。在工业机器人末端安装激光视觉传感器构成焊缝跟踪系统的硬件部分。采用小波变换滤除焊缝图像噪声,采用改进的Steger算法和Hough变换方法提取激光条纹中心直线,进一步提取出焊缝位置。提出一种双队列控制策略,在采集的焊缝特征点的基础上进一步插值,从而实现激光视觉引导的焊缝自动与平滑跟踪。实验结果表明,该系统具有较好的跟踪精度,能满足工业实际需求。     

焊接机器人曲线焊缝的自动跟踪控制

为实现焊接机器人对曲线焊缝的自动跟踪,提出一种简便的位姿实时调整策略和协调视觉跟踪与机器人运动的视觉伺服控制方法。建立了曲线焊缝视觉跟踪过程中焊接机器人期望位姿的数学模型;设计了一种上下层结构的模糊视觉伺服控制器,通过建立焊缝特征点像素坐标偏差与末端轴旋转角度之间的关系模型,动态确定模糊论域的大小,在机器人期望位姿的基础上仅仅通过调整末端轴的旋转量来保证图像特征点始终存在于相机视场内。通过模拟焊接机器人自动跟踪曲线焊缝的实验,验证了所提策略与方法的有效性。     

4自由度双目立体视觉系统的设计

本介绍了一种4自由度双目立体视觉系统,该系统是本实验室设计的仿人双臂冗余自行走机器人的一部分,由于安装了该视觉系统,机器人的操作范围扩大,可以跟踪移动的工件,使得该机器人特别适合柔性制造系统中的装配作业和搬运作业,可以将装配和搬运一体化。同时由于该机器人具有自行走功能,可以在视觉控制下使柔性制造系统具有动态自动重组的能力。     

机器人轨线跟踪的视觉与控制集成方法

针对视觉引导的机器人轨线跟踪控制问题,结合视觉传感器的测量特点提出了视觉 与控制集成的控制方案,在跟踪轨线切向实现等速度控制,而在法向实现位置控制,这一法向 位置误差容易由采样图象直接获得,采用一并行控制器可实现伺服级上的视觉引导,使系统 跟踪性能得到明显提高,在小视场条件下(26.4mm×26.4mm)跟踪速度达到250mm/s.     

基于单目视觉的移动机器人测距方法

本文针对多机器人编队过程中的跟踪控制,提出了一种跟踪机器人采用单目视觉技术获取前方被跟踪机器人距离信息的方法.该方法首先对跟踪机器人摄像机进行内参数标定,并在目标机器人背部设置视觉标记.然后系统获取目标机器人的含有视觉标记的单帧图像,预处理此图像,并识别出图像中的视觉标记所在的目标区域,用Hu氏不变矩计算该区域形心.最后推导出单目测距算法,利用图像信息和其它参数可以计算出两机器人之间的距离.实验结果表明,所设计的单目测距系统能得到准确的距离,为跟踪控制提供了重要的反馈信息.     

基于线激光视觉的机器人焊缝跟踪鲁棒控制方法

为了解决机器人在高速状态下进行焊缝跟踪时在拐角处产生的失真变形问题,提出了一种基于线激光视觉的机器人焊缝跟踪鲁棒控制方法。该方法通过视觉系统的预测量获得焊缝轮廓信息,对焊缝拐点进行识别并辨认拐角区域,对不同的轮廓部分采用不同的控制策略,同时引入自动校正过程,校正实际生产过程中的装配误差。实验结果表明该方法可以实现可靠的检测与跟踪,解决了高速状态下的运动轨迹失真问题,有效地提高了机器人焊缝跟踪的速度与精度,并确保系统在外界干扰的情况下仍能保持准确和稳定的运动,增强了系统的鲁棒性。     

基于视觉定位的按摩机器人穴位跟踪系统

机器人视觉定位是机器人智能化程度的重要标准,本文基于按摩机器人的视觉定位,给出了一个能够实现实时图像采集分析、坐标变换的按摩穴位跟踪系统,实验表明,分析该系统能准确地对患者在按摩过程中是否发生移动做出判断和跟踪。     

A Bezier curve based path planning in a multi-agent robot soccer system without violating the acceleration limits

This paper proposes an efficient, Bezier curve based approach for the path planning of a mobile robot in a multi-agent robot soccer system. The boundary conditions required for defining the Bezier curve are compatible with the estimated initial state of the robot and the ball. The velocity of the robot along the path is varied continuously to its maximum allowable levels by keeping its acceleration within the safe limits. An obstacle avoidance scheme is incorporated for dealing with the stationary and moving obstacles. When the robot is approaching a moving obstacle in the field, it is decelerated and deviated to another Bezier path leading to the estimated target position. The radius of curvature of the path at its end points is determined from the known terminal velocity constraint of the robot.     

球面SCARA机器人示教编程系统的研究

本文介绍我室开发的新型同ＳＣＡＲＡ机器人示教编程系统的组成，示教编程原理及提高该系统教编程精度的措施，利用该示教系统能很方便地记录各种曲面形状，用计算机显示其三维图形；将示教信息经坐标变换，可使物体的信息转化为机器人的关节控制变量。     

基于无线局域网的移动机器人远程控制系统

针对Pioneer3-AT移动机器人的特点,基于无线局域网设计并实现了一种移动机器人远程控制系统。简要介绍了系统的工作原理及移动机器人的体系结构,给出系统服务器和客户端程序的实现流程,最后,通过实际客户端操作实现了移动机器人的远程运动控制、轨迹跟踪以及现场图像信息实时传输显示。     

机器人系统中人脸特征提取技术的研究与实现

该文描述了在智能机器人系统中人脸特征提取技术的研究与实现,提出了一种新的并且在机器人系统中实现的人脸特征提取方法,该方法首先利用基于Adaboost的人脸检测算法对采集到的原始图像进行人脸检测,从而得到人脸图像;然后让人脸图像通过一个空间掩模滤波器,去除图像中明显非人脸特征的区域,再经过二值化后得到二值化图像;将二值化图像与一个矩形模板相卷积,得到卷积值与模板索引数的二维曲线图,在二维曲线图中,最高的两个峰就分别对应了眼睛和眉毛,再根据人脸特征几何分布关系判断出眼睛,眉毛和嘴,从而得到最终的人脸特征.该方法检测率高,计算量小,实时性很强,满足了机器人系统中资源有限的约束条件.     

仿生六足爬行机器人运动控制技术研究

在对生物神经系统结构与功能进行分析和借鉴的基础上，采用模块化分散递阶控制技术对仿生六足爬行机器人进行实时控制，解决了仿生六足机器人实时精确运动控制的问题，并在机器人关节控制模块中运用了模糊小波神经网络控制，实现了机器人肢体运动的快速精确跟踪；通过Matlab进行的轨迹跟踪仿真试验证实：机器人步行足的运动轨迹与期望曲线基本吻合，具有较好的跟踪特性，且误差曲线快速收敛，静态误差趋近于零；由此表明，该机器人控制系统可靠性高，实时性强，具有较好的动、静态特性，以及良好的抗干扰能力和自适应能力，克服了传统控制方法存在的控制模型难以建立、对环境适应能力差等缺点，为仿生六足爬行机器人的进一步研究奠定了坚实的基础。     

基于卡尔曼与改进SVM移动机器人定位研究

用四轮差动驱动轮式机器人作为试验平台,以编码器和陀螺仪作为机器人的定位系统,建立了机器人的运动学方程。采用卡尔曼滤波器对两种传感器的数据进行融合,以减小编码器和陀螺仪的误差,再通过最小二乘支持向量机建立回归曲线模型,获得机器人的位姿信息。     

Reactive Visual Navigation Based on Omnidirectional Sensing – Path Following and Collision Avoidance

Described here is a visual navigation method for navigating a mobile robot along a man-made route such as a corridor or a street. We have proposed an image sensor, named HyperOmni Vision, with a hyperboloidal mirror for vision-based navigation of the mobile robot. This sensing system can acquire an omnidirectional view around the robot in real time. In the case of the man-made route, road boundaries between the ground plane and wall appear as a close-looped curve in the image. By making use of this optical characteristic, the robot can avoid obstacles and move along the corridor by tracking the close-looped curve with an active contour model. Experiments that have been done in a real environment are described.     

机器蛇三维运动仿真的研究与实现

该文将机器蛇的蠕动、游动等运动方式简化为正弦曲线,采用单侧对分法的迭代方法,将关节的长度和正弦曲线的数据进行拟合,得到在不同时刻下每一关节在统一坐标系内的具体位置和方向参数.利用关节坐标架的方法,将坐标系附着在关节坐标点上,建立一系列具有可继承性的关节链结构,调节不同时间的曲线变换规律,实现机器蛇的运动姿态的调整,进而在屏幕上实现三维的可视运动.针对OpenGL系统的开发特点,对机器蛇建模过程中的注意问题、关节动画中的坐标架复合变换等关键问题,进行了具体的分析提出了有效的解决方案.     

A system decomposition method for region tracking control of a non-holonomic mobile robot with dynamic parameter uncertainties

The tracking control problem of non-holonomic mobile robot systems has been extensively investigated in the past decades, however, most of the existing control strategies were developed specifically for the fixed-point tracking. This technical note focuses on the region tracking control for a non-holonomic mobile robot system with parameter uncertainties in the robot dynamics. With the system decomposition and adaptive control method, some restrictions imposed on the angular and linear velocities of the non-holonomic mobile robot in recent literature are removed, enabling to track dynamic trajectories with any values of the angular and line velocities. The proposed adaptive control scheme can simultaneously solve both the regulation and region tracking problems of a non-holonomic mobile robot with one passive wheel and two actuated wheels. By utilizing the designed control laws, the mobile robot system is able to globally reach inside a moving region specified by potential functions whose path can be a circular curve, a straight line, or sinusoidal curve, by using a single adaptive controller. Since the dynamic region can be specified arbitrarily small, the fixed-point tracking can be regarded as a special case of region tracking studied in this paper. Compared with the traditional fixed-point tracking, region tracking has more flexibility and better robustness. Numerical results are presented to show the effectiveness of the designed strategy.     

基于嵌入式系统的机器人关节空间轨迹规划

针对工业机器人运行过程经常出现的因速度或加速度不连续从而导致抖动等问题,提出了一种基于B样条曲线的轨迹规划算法,该算法使用三次B样条曲线来对六自由度机器人的关节空间进行插值,并根据实时性的要求运用一种控制点衔接插补算法进行分段插补,最终应用于基于ARM9的嵌入式系统中。实验证明:该算法不仅计算量小、处理时间短,而且能保证速度曲线的连续平滑,减少了机械抖动。