一种基于传感信息的机器人在线路径规划方法

针对非结构化环境下的多关节机器人实时避障问题,提出一种基于传感信息的机器人在线路径规划方法.由红外线传感器提供机器人手臂周围环境信息,通过计算C-空间内一些方向上的C-空间障碍距离,分阶段控制位姿点到达目标.避免了建立整个位姿点附近的C-空间,适合机器人在未知环境下的实时避障要求.仿真结果验证了该算法的有效性.     

基于三维环境模型的启发式路径规划算法

针对多自由度机器人手臂在未知环境中实时避障的问题,提出了一种基于环境信息的连杆机器人实时路径规划方法。采用笛卡尔空间内的障碍物检测信息建立了障碍物的空间模型,并依据该模型设计一种基于启发式规则的机器人路径规划算法。该算法不断猜测和修正路径,通过模糊推理得到下一位姿点,通过曲线拟合得到到达该位姿点的路径。在Matlab下利用机器人工具箱建立了PUMA560型机器人的运动学模型,并在运动空间设置障碍物,对该算法进行仿真分析,分析结果说明所提出的路径规划算法可以在较短时间内完成避障运动,具有较好的实时性,同时运动关节的角度变化曲线比较平滑,运动中冲击力较小,这些特点使其便于在实际工程中使用。     

基于人工协调场的多移动机器人实时协调避碰规划

为克服传统人工势场在动态未知环境下机器人避碰规划中存在的缺陷,提出人工协调场法(ACF).将场函数与机器人的风险状态相结合,给出并讨论了人工协调场的基本设计.基于人工协调场,考虑机器人的运动约束,实现了多机器人之间以及机器人与环境间的实时协调避碰,提出了一个多移动机器人无死锁实时避碰规划算法.理论分析和仿真试验证明所提方法的有效性.     

无路标环境下遥操作机器人SLAM系统

为了提高遥操作机器人的实用性和高效性,设计与开发了一种基于无线网络的无路标未知环境下探索移动机器人系统,其包括移动机器人子系统和机器人远程状态监视子系统.根据机器人功能需求,提出一种多控制器协作及多传感器信息融合的移动机器人硬件结构.利用机器人实时定位和激光测距扫描的能力,提出了一种改进的VFH算法,进行机器人自主局部路径规划.机器人远程状态监视子系统通过无线网络设定机器人的目标点,实时监视机器人状态,并绘制机器人所探索的环境地图.实验表明,开发的探索移动机器人系统具备了在未知环境探索的能力.     

基于信息素的多机器人协作任务分配

针对多机器人系统未知环境下自主任务分配问题,提出了将虚拟吸引信息素和虚拟排斥信息素相结合的多机器人任务分配方法。在动态未知环境下,进行了多机器人协作搜集实验,实验结果表明所提方法既可以避免多个机器人集中在一个空间内造成冲突加剧的现象,又可以实现多机器人自主地进行任务分配目的。     

视觉传感系统的自主移动机器人路径规划方法

在未知环境下,机器人很难快速获取周边环境信息并建立实时环境地图,实现自主运行.为此提出基于视觉导航的方法,利用全景摄像机作为机器人的视觉传感器系统采集环境信息,将彩色地图进行HSI空间下模糊聚类图像分割,得到环境二值图像;将图像进行栅格化处理来构建环境地图,运用8方向连接的Dijkstra进行全局路径规划,计算出最优路径,从而实现移动机器人的快速、自主运动.经过仿真实验证明,该方法有效且可行.     

多个地面移动机器人建立构型空间

研究多机器人系统运动规划问题,经典的构型空间(C-space)通常用于静态障碍物并且机器人有环境全局知识的假设下.有局部传感能力的多机器人系统(MRS)不具备全局规划性能.针对上述问题,要求MRS建立C-space功能,采用环境和机器人的模型建立多边形集合,每个机器人都是自主地面移动机器人.机器人的传感范围是有限的,并能互相通讯.一种分散式的算法被提出来解决两个机器人探索环境并建立构型空间障碍的任务,两个机器人定期的交换和合并对方产生的部分构型空间障碍,直到整个构型空间障碍建立.算法类似于同时绘图与定位(CML),采用产生和合并C-space的算法进行仿真,结果表明了算法的有效性.     

基于专家系统的多移动机器人模糊自校正协调系统

研究多移动机器人的运动规划问题，在实时运动规划专家系统的基础上提出了一种串级模糊控制器，以校正实际工作环境下各机器人的运动状态与理想情况下可能产生的误差，使各机器人正确调整各自运动状态，达到协调工作的目的。     

编队多机器人类人探测方法

针对多机器人探测和处理多目标的控制任务,模仿人类探索未知环境的过程,提出了多机器人探测的边界、编队、目标吸引、重复探测、路径状况和探测扩张等6个类人探测规则.根据多机器人相互协调和高效探测的需要,通过规则的对应适值控制机器人的运动,使各个机器人沿优化路径共同完成多目标探测任务,解决了在全局未知环境下的多机器人路径规划问题.仿真结果表明,所提出的类人探测各种规则能有效地控制多机器人实现未知环境探测,具有可行性.     

室内清洁机器人避障路径规划研究

针对室内清洁机器人尽可能充满室内的可达区域执行清扫任务的需求,提出一种基于传感信息的清洁机器人的路径规划算法.在室内清扫环境未知的情况下,这种算法比较简单,清扫的效率较高.清洁机器人位姿也易于控制,且具有自主避障的功能.     

基于多传感器信息融合的移动机器人避障

为了更好地解决移动机器人在未知环境下的自主避障问题,采用多传感器信息融合的方法,通过多个超声传感器对障碍物信息进行采集。合理确立模糊控制器的输入输出,通过模糊推理将障碍物距离信息模糊化,建立模糊规则并解模糊,以达到对移动机器人的安全避障的控制。通过建立移动机器人运动模型,设计了仿真平台,得到实验结果表明:该算法具有良好的可行性。     

A method for combining odometry and distance sensor information for effective obstacle avoidance of autonomous mobile robots

In this paper, a concept for virtual sensors is proposed for efficient avoidance of obstacles during the motion of robots. The virtual sensor yields new data by combining encoder values and real distance data, and derives new sensor data that includes the mobility of the robot. Simulation on Windows XP is executed to illustrate the proposed approach with actually acquired distance from virtual and actual sensors. To facilitate comparison with the alternative results developed in this paper, we refer to the conventional artificial potential field method using actual distance. Data from virtual sensors show smoother and safer motion in obstacle avoidance traces in regards to obstacle and robot mobility.     

基于BP神经网络的移动机器人避障设计及仿真

为了解决移动机器人在复杂环境中如何高效精确地躲避障碍物的问题,提出了一种基于BP神经网络的避障方法。建立了机器人的避障运动模型并设计了神经网络避障控制系统;分析了机器人在运动过程中与障碍物的位置关系,使用超声波传感器采集距离信息,进行BP神经网络输入、输出训练并采用Matlab工具进行仿真试验。结果表明,该方法可以高效精确地实现移动机器人的自主避障,运行相对稳定、轨迹连续平滑,达到了较为理想的避障效果。验证了方法的可行性和有效性,为移动机器人自主避障提供了一种新的控制方法。     

基于向量场的移动机器人动态路径规划

由于简洁、高效等优点,人工势场法已应用于自主移动机器人的在线实时路径规划,并受到广泛关注.目前,人工势场法在处理静态环境、动态匀速环境下的路径规划方面已有许多成果,但是,机器人在全变速环境下进行在线实时路径规划时,会出现路径冗余、避碰不及等现象.为此,将目标关于机器人的相对加速度因素引入引力势场函数中;在斥力势场函数的基础上融合避碰预测、减速避障策略;最终,机器人能够避免大量无谓避障,当与障碍物相对速度较大时能提前避障,且快速跟踪到目标.仿真结果验证了所提方法的有效性.     

Self-localization and obstacle avoidance for a mobile robot

This article presents a fast self-localization method based on ZigBee wireless sensor network and laser sensor, an obstacle avoidance algorithm based on ultrasonic sensors for a mobile robot. The positioning system and positioning theory of ZigBee which can obtain a rough global localization of the mobile robot are introduced. To realize accurate local positioning, a laser sensor is used to extract the features from environment, then the environmental features and global reference map can be matched. From the matched environmental features, the position and orientation of the mobile robot can be obtained. To enable the mobile robot to avoid obstacle in real-time, a heuristic fuzzy neural network is developed by using heuristic fuzzy rules and the Kohonen clustering network. The experiment results show the effectiveness of the proposed method.     

非确定性环境中移动机器人避障策略的验证 ——基于形式化建模和概率分析

针对存在制动机误差和传感器噪声等因素的移动机器人,提出采用概率模型检测的方法对非确定性环境中移动机器人的避障策略进行验证和定量分析。首先将移动机器人的避障运动和动态障碍物的不确定性运动建模为马尔可夫决策过程。然后运用概率计算树逻辑语言描述移动机器人运动的关键属性并使用概率模型检测工具对其进行验证。最后分析得到移动机器人成功避障所花费的避碰时间,移动机器人到达目标位置所需要的时间和能量以及操作误差发生时的避碰时间对避障策略的影响,并使用MATLAB仿真验证成功避碰时间的正确性。     

Tracking Control for a Cushion Robot Based on Fuzzy Path Planning With Safe Angular Velocity

This study proposes a new nonlinear tracking control method with safe angular velocity constraints for a cushion robot. A fuzzy path planning algorithm is investigated and a realtime desired motion path of obstacle avoidance is obtained. The angular velocity is constrained by the controller, so the planned path guarantees the safety of users. According to Lyapunov theory, the controller is designed to maintain stability in terms of solutions of linear matrix inequalities and the controller's performance with safe angular velocity constraints is derived. The simulation and experiment results confirm the effectiveness of the proposed method and verify that the angular velocity of the cushion robot provided safe motion with obstacle avoidance.      

红外传感器在教育机器人避障电路设计中的应用

红外传感器在家用电器遥控和机器人避障方面有着广泛的应用,笔者根据红外传感器的这一特性设计出一款教育机器人避障电路,介绍了红外传感器在机器人避障电路中的应用,给出红外传感器与单片机系统的硬件接口电路和避障软件的编程思路,并通过测试,得出了影响红外传感器避障的相关因素,并提出了改进的方法和措施.     

移动机器人的超声模糊避障算法

超声传感器是移动机器人避障常用的传感器．但存在幻影的干扰。该文提出多个超声传感器的模糊避障算法．该算法把多个超声传感器分为左右两组．如果障碍物在右侧．机器人就向左转，反之机器人向右转。实验表明．该文提出的算法可以实现机器人的安全避障。