基于传声器阵列的机器人声源定位系统

随着计算机技术和信号处理技术的发展,各种具有特殊功能的机器人应用到人们的生产生活中。听觉系统可以弥补机器人视觉系统存在的不足,使机器人在黑暗或有障碍物遮挡的环境中,利用声音信息感知环境中存在的目标,并对其定位,辅助机器人工作,尤其在灾难现场搜救、军事等领域,声源定位系统具有独特的优势。针对机器人声源定位系统进行研究,设计了基于传声器阵列的机器人声源定位系统,采用平面四元传声阵列,利用广义互相关算法,实现对声源的定位,具有较高的实用价值。     

地震搜救机器人构型设计综述

针对地震搜救机器人在灾难救援工作中的运动特征,系统的总结了搜救机器人构型设计的研究现状.通过对足式、轮式和履带式地震搜救机器人的代表性结构设计比较,分析其在地震搜救工作中的地形适应性和移动平稳性,并提出今后地震搜救机器人的设计趋势.     

高含硫气田应急处理中的远程监测及搜救系统研究

我国的高含硫气田主要位于山区,气田周边地形复杂,人口众多且分布零散,一旦发生井喷或者含硫天然气泄漏事故,常规处理办法难以实现对事故区域的有毒有害气体进行大范围的快速监测和对被困人员进行准确搜救。研究设计的远程监测及搜救系统,通过携带气体传感器和可见光摄像头、热成像摄像头的无人机,实时采集事故涉及区域的硫化氢、一氧化碳、二氧化硫等气体分布数据,拍摄救援现场视频,捕捉现场被困人员信息,可以有效克服复杂山地地形条件的限制,及时准确指导救援工作,实现快速应急监测和精准搜救。     

复杂可交互场景下基于异策略分层强化学习的搜救机器人自主决策

机器人在搜救任务中的自主决策能力对降低救援人员的风险具有重大意义.为了使机器人在面对复杂多解的搜救任务时能自主形成决策和合理的路径规划,设计了一种异策略分层强化学习算法.该算法由两层Soft Actor-Critic(SAC)智能体组成,高层智能体可以自动生成低层智能体所需的目标并提供内在奖励指导其直接与环境进行交互.在分层强化学习的框架下,首先将复杂可交互场景下的机器人搜救任务描述为高层半马尔可夫决策过程与低层马尔可夫决策过程的双层结构,并针对不同层级设计不同的状态空间、动作空间与奖励函数等.其次,针对传统强化学习算法中目标与奖励函数需要人工设计且缺乏通用性的问题,应用基于SAC的异策略分层强化学习算法训练双足移动机器人与复杂场景交互,通过数据的高效利用和目标空间的调整实现救援机器人的自主决策.仿真结果验证了所设计的算法在解决复杂多路径搜救任务中的有效性和通用性.     

无线消防队员火场定位及救援系统的研究

当消防员处于危急的火灾现场中,对遇险消防员进行救助极为重要.在进行队员搜救时,及时的对被救消防员进行搜救才能保障消防员的安全,因此,必须采取先进的搜救系统.提出一种基于无线定位和PDR自主导航相融合的定位方法,根据PDR推算的虚拟标定点位置信息及无线传感器的测距信息对被救人员的位置进行计算.通过此方法不仅得到了有效的数据,而且相对于其他搜救系统缩短了时间,提高了被救人员的安全系数.     

一种仿人足球机器人视觉系统环境特征获取与识别方法

环境感知是仿人机器人系统进行决策的前提和基础.提出一种通过图像拼接技术获得完整的环境信息以供决策的方法.首先通过对同一机器人所获得的不同角度的图像进行特征提取,提取SIFT特征点,然后对提取特征点的待匹配图像通过K-D树方法进行初匹配,再通过RANSAC方法剔除错误匹配点,进而利用双线性插值法进行图像融合.最后对融合后的图像利用Canny算法提取边缘线,获得环境特征.实验表明这种方法是有效的.     

全自主智能机器人多传感器融合感知方法的研究

全自主智能机器人采用多超声波传感器来感知周围的环境信息,并利用卡尔曼滤波对获取的信息进行分析和融合,从而达到对前方障碍方位的准确判断,以完成机器人避障功能。     

智能机器人研究所简介

华北电力大学计算机科学与技术学院智能机器人研究所致力于研究智能机器人基本理论及其在关键技术上的创新，以及开发实际应用的电力工业特种机器人。主要研究方向如下：机器人智能与控制技术、机器人感知与多传感信息融合技术、基于网络环境的机器人遥操作技术、足球机器人技术（多智能体协调与合作）、空间机器人技术、智能机器人在电力工业中的应用。     

煤矿井下搜救机器人越障分析

煤矿生产时常受到瓦斯、煤尘事故的影响,煤矿事故一旦发生,需要快速及时地进行救援,事故后井下复杂恶劣的环境对煤矿井下搜救机器人越障能力提出了更高要求.根据煤矿井下的环境特点,结合现有机器人的移动机构,对煤矿井下搜救机器人总体进行设计.从运动学角度分析了机器人克服台阶、沟槽、斜坡等典型障碍的运动规律及其最大越障能力.     

基于融合边界信息的机器人路径选择方法研究

研究了机器人融合多元视觉边界信息检测障碍并选择可行路径实现导航的方法。针对检测到的视觉环境信息,研究了多元边界表示与提取算法,通过融合处理得到了实际环境中前进方向上的径向障碍分布(ROP),研究了相关的路径规划算法。对如何提高边界提取算法效率以及在机器人尺寸和实时速度约束条件下的规划等问题提出改进算法,实现了非结构化环境下机器人的局部导航控制。实际机器人在不同环境下的实验,验证了所研究算法的有效性。     

Mobile platform of rocker-type coal mine rescue robot

After a coal mine disaster,especially a gas and coal dust explosion,the space-restricted and unstructured underground terrain and explosive gas require coal mine rescue robots with good obstacle-surmounting performance and explosion-proof capability.For this type of environment,we designed a mobile platform for a rocker-type coal mine rescue robot with four independent drive wheels.The composition and operational principles of the mobile platform are introduced,we discuss the flameproof design of the rocker assembly,as well as the operational principles and mechanical structure of the bevel gear differential and the main parameters are provided.Motion simulation of the differential function and condition of the robot running on virtual,uneven terrain is carried out with ADAMS.The simulation results show that the differential device can maintain the main body of the robot at an average angle between two rockers.The robot model has good operating performance.Experiments on terrain adaptability and surmounting obstacle performance of the robot prototype have been carried out.The results indicate that the prototype has good terrain adaptability and strong obstacle-surmounting performance.     

远程无线反恐机器人功能设计与实现

为了避免反恐、救援工作中救灾人员伤亡的发生,提出一套远程无线反恐机器人系统。采用双履带车体和多自由度的机械臂设计方法,通过两个CCD摄像头和视频采集卡实现视频图像的采集和处理,使用无线AP完成与后端PC的通讯,实现对机器人的远程实时控制。试验结果显示,基于该方法设计的机器人能在复杂地形上顺利完成排爆作业,最大程度发挥了实时、快速响应能力。     

基于可视切线图的新型煤矿救援机器人路径规划

针对未知环境建模问题阐述了可视切线图的概念,提出了一种未知环境下基于可视切线图的新型煤矿救援机器人路径规划方法,并采用"方向偏差最小"启发式策略搜索全局目标指导下的局部最优路径。仿真分析证明本文路径规划方法是可行的,并且具有较好的环境适应能力,可以满足新型煤矿救援机器人在未知环境下的运动要求。     

一种基于VINS/FINS组合导航方法

针对视觉惯性组合导航系统中微惯性器件精度偏低,以及足部惯性导航系统航向角误差可观测性差的问题,研究了一种基于上述两种系统的信息双向融合的导航定位方案. 该方法的系统结构由安装于双足步行机器人躯干部分的惯性导航系统和安装于其足部惯性导航系统两部分组成. 惯性导航系统通过视觉同时定位与地图构建数据融合方法可以获得相对准确的航向角,足部惯性导航系统利用零速修正后的位置信息实时修正惯性导航系统中的低精度惯性器件误差,从而构建视觉与惯性信息双向融合的组合导航系统结构. 实验结果表明,该组合导航方案可以有效提高双足步行机器人的航向精度和定位精度.     

基于颜色和深度的场景分割

针对家庭服务机器人对分割精度的要求,研究了基于Kinect的场景分割问题。设计了一种融合Kinect获取的深度信息与颜色信息的场景分割方案。将Kinect获取的深度图像与颜色图像分别用一维向量和三维向量表示,并进行归一化,通过一个平衡系数将二者融合到一起形成场景的四维向量描述;再将基于Nystrm方法的Normalized Cuts谱聚类算法应用于四维向量,从而实现场景分割。实验结果表明,该算法的分割结果优于单独基于颜色或深度信息的场景分割算法,能达到家庭服务机器人对场景分割精度的要求。     

Infrared sensing based sensitive skin

In order for a robot to work autonomously in anunknown environment,it must possess the capacity todetect obstructions within its vicinity.The primarymethodology to achieve this goal is sensor-based motionplanning.One well-known option for the hardwarefront-end of such a systemis a sensitive skin thatcoversthe body of the robot[1-3].Work on sensitive skin hasbeen an active research area in recent years.There have been a number of types of sensitiveskins reported in literature.Intelligent robot…     

移动机器人的研究现状与趋势

对智能移动机器人的计算机控制系统、多传感器信息融合、环境识别、机器人视觉、路径跟踪以及智能控制等的研究现状进行了较为详细地分析和综述．最后,对智能移动机器人的多机器人协作和移动机械手之研究趋势进行了分析．