多机器人系统队形保持方法研究

机器人队伍的运动被划分为正常运动、避障及恢复队形三个阶段,单个机器人的运动划分为避障和向目标运动两个状态.在避障阶段,引入虚拟机器人来使其它机器人保持队形,同时把所有机器人划分成不同等级的集合,避障机器人跟踪邻近高等级集合中的机器人以躲避障碍.仿真实验表明,该方法能有效地避开障碍,并快速恢复原队形.     

基于多层脑功能网络特征的动作意图识别

基于脑电信号完成对步态特征的解码分析并就动作意图做出可靠识别和预测,是基于脑机接口的人机混合康复训练系统和智能助行机器人中的核心问题。为实现对站立、坐下以及静止状态这些最基本步态过程的分类识别,提出了基于多层脑功能网络分析的特征表示方法,结合对各类脑功能网络特征的统计分析,确定对不同动作敏感的网络特征量,并结合支持向量机、线性判别分析、逻辑回归以及朴素贝叶斯算法完成对不同动作过程的分类识别。实验结果表明,所提出的方法可较好地实现对上述动作意图的识别,针对13名被试者对站立、坐下和静止状态的识别准确率均高于71%,最高达到77%。对多层动态脑功能网络的分析结果表明,下肢运动过程的发生会弱化脑区间的相互依赖关系,导致网络拓扑连接结构变得逐渐稀疏。研究结果对理解下肢运动过程中大脑认知过程变化,开展基于脑机接口的下肢康复策略研究和康复系统开发具有一定的参考价值。     

基于光流的非结构化环境中移动机器人避障方法

为了解决在复杂非结构化环境中的避障问题,提出了一种基于光流的适用复杂非结构化环境的移动机器人避障方法.首先,引入梯度守恒假设和局部加权对光流算法进行改进,减少了光照变化不均和噪声对光流算法的影响,提高了算法的计算精度和鲁棒性.然后,使用光流散度来计算相碰撞时间(time-to-contact,TTC),并利用TTC构建障碍地图.设计的航向决策算法能在机器人与障碍物发生碰撞危险时,为机器人选择最优的前进方向.对提出的避障方法进行了仿真及物理实验,实验结果表明:利用该避障方法可以实现移动机器人在复杂非结构化环境中无碰撞地行走.     

双足溜冰机器人动态稳定性判据研究

根据轮滑原理设计出双足从动轮溜冰机器人,使用D-H方法给出运动学方程.将机器人腿划分为支撑腿和摆动腿两种类型,考虑本体平衡条件和滚轮运动约束条件,并且假设摆动腿滚轮处于最大静摩擦状态,推导出机器人滚轮与地面三种不同接触情况下的运动稳定性判据.仿真和实验证实了稳定性判据的正确性和可行性.     

一种基于EEMD的异常声音识别方法

为了优化组合特征在异常声音识别中的效率,提出一种用集合经验模态分解（EEMD）对异常声音帧信号进行有效性检测和提取多层特征的算法.首先对异常声音帧信号进行集合经验模态分解,得到固有模态函数;然后根据给定的固有模态函数层数阈值,对该帧信号进行有效性检测;再对有效帧信号的每一层固有模态函数提取梅尔频率倒谱系数、翻转梅尔频率倒谱系数、线性预测倒谱系数、短时能量和能量比,并将它们归一化后拼接成多层特征.根据提取的特征,用深度卷积神经网络实现异常声音识别分类.仿真结果表明,提出的新方法在4类异常声音识别中的识别率可以达到98.65%.     

基于避障切换控制的移动机器人路径规划

移动机器人能够感知周围的环境,并能够实时的规划路径到达目标点,其中避碍问题是研究的热点。设计了一种在没有详细的环境信息的情况下,移动机器人避障过程中路径规划转换的控制方案,该方案机器人可以根据运动跟踪模式、避障模式及机器人状态选择逐渐逼近目标点,在尽可能出现的任何形状障碍物情况下用Matlab软件仿真实验。 实验结果表明,提出的自适应路径规划控制方案的有效性。     

基于ADAMS的小型爬壁清洁机器人建模与仿真

基于定轴及行星轮系运动,提出了一种小型爬壁清洁机器人,机器人采用双足真空吸附原理,阐述了机器人的结构,分析了清洗、平面旋转、行走和越障4种运动模式。为检验设计方案的可行性,运用ADAMS软件对各运动模式进行了仿真,仿真结果表明:机器人能够完成预期动作并具有运动灵活及驱动数目少等特点。本机器人的外形尺寸约为366 mm(长)×174 mm(宽)×165 mm(高),质量约为5 kg。     

新型并联运动贴装机器人的研制

针对现有贴装机价格昂贵、机构刚度低、动力学响应慢等缺陷,提出并联运动贴装机器人的概念并进行研制.首先,采用自主发明的二滑块驱动解耦并联机构作为贴装机器人主机构,并进行了运动学性能分析;其次,进行了详细的机械结构设计,包括并联机构模块、贴装头模块、PCB板定位模块、供料器模块、传动模块等,并按贴装要求设计了气动回路以及控制系统;最后,研制了实物样机,进行了调试和贴装,表明并联运动贴装机器人运行可靠、高效、贴装精度能满足要求,具有较好的推广应用价值.     

An adaptive particle filter for mobile robot fault diagnosis

An adaptive particle filter for fault diagnosis of dead-reckoning system was presented, which applied a general framework to integrate rule-based domain knowledge into particle filter. Domain knowledge was exploited to constrain the state space to certain subset. The state space was adjusted by setting the transition matrix. Firstly, the monitored mobile robot and its kinematics models, measurement models and fault models were given. Then, 5 kinds of planar movement states of the robot were estimated with driving speeds of left and right Side. After that, the possible （or detectable） fault modes were obtained to modify the transitional probability. There are two typical advantages of this method, i.e. particles will never be drawn from hopeless area of the state space, and the particle number is reduced.     

清洁机器人避障系统的路径规划算法研究

清洁机器人的路径规划,可使机器人依照设计路线行走,做到真正的全自动化。采用迂回式路径规划作为全覆盖路径的基础路径,建立了能耗分析方法以确定清洁机器人的行走方向。该规划方式几乎能达到全程覆盖率。又提出了从单个障碍物到多个障碍物的避障路径规划的具体实施步骤。试验模拟表明,该方法有效。     

基于BP神经网络控制的多机器人运动规划(Ⅰ)

对多个机器人在简单环境中的运动的研究,利用多机器人控制的神经网络模型,将BP神经网络应用于机器人与障碍物,机器人与机器人之间的避碰行为控制,对机器人进行的行为设计.讨论了机器人训练神经网络及运动规划.实验结果表明了该方法的有效性.     

移动机器人的避障模糊算法

超声波传感器是移动机器人避障常采用的传感器,但是存在缺点,如三角误差,多次反射.采用多个超声波传感器的模糊避障算法,通过此算法,降低干扰,用VB编写了仿真软件,对算法进行可行性的分析.结果表明,该模糊算法可以实现机器人的安全避障.     

新型除锈爬壁机器人附壁建模与仿真

设计了1种永磁真空混合附壁的船舶壁面除锈爬壁机器人,该机器人负载大、本体重,机器人的附壁面法向存在水射流反冲力和真空负压压力.建立了机器人下滑和后翻两静态模型,结合船壁面法向的3种受力状态,分别对下滑模型和后翻模型进行了分析,并将两模型永磁单元所需吸附力进行了对比.仿真和实验结果表明,真空负压提高机器人附壁能力明显,可以较大地降低永磁吸附单元所需吸附力,减小机器人负载,较低的真空负压可实现辅助永磁良好附壁,在保证灵活运动的前提下吸附可靠.     

基于遗传算法的水下智能机器人避碰行为学习

智能机器人行为学习可以看成是从感知空间到动作空间中寻找一种映射文中采用遗传算法来实现寻找一种最佳映射,使机器人具有较好的避磁能力,把机器人旋转角和平移距离分别划分成７个等级和４个等级,每一个等级看成机器人的一种行为,把机器人发生碰撞之前所走的路径长度作适度函数,通过遗传算法中的选择,交叉和变异等操作机器人学会避碰行为,在文中的最后给出了仿真的实验结果。     

基于单片机的上下肢康复训练机器人

介绍了一种基于单片机的上下肢训练机器人.首先介绍了它的机械设计和控制系统设计.上下肢康复训练机器人由SSU7301单片机控制直流电机系统,由C8051F320单片机负责与上位机的USB通信部分,两部分之间通过串口通信.它可在一台康复训练机器人上实现上、下肢的康复训练,并有被动模式和主动模式2种训练方式,主、被动模式能实...     

一种环境侦察机器人的控制器

为方便控制环境侦察机器人现场作业,设计了一种环境侦察机器人的操纵装置.分析了环境侦察机器人及其控制装置的研究现状,在介绍了多种移动机器人的操作方式的基础上,根据环境侦察机器人工作性质的特殊性,提出了一种适合于环境侦察机器人的操纵装置的设计,并给出了操纵方法.     

Robot learning from demonstration for path planning: A review

Learning from demonstration(LfD) is an appealing method of helping robots learn new skills. Numerous papers have presented methods of LfD with good performance in robotics. However, complicated robot tasks that need to carefully regulate path planning strategies remain unanswered. Contact or non-contact constraints in specific robot tasks make the path planning problem more difficult, as the interaction between the robot and the environment is time-varying. In this paper, we focus on the path planning of complex robot tasks in the domain of LfD and give a novel perspective for classifying imitation learning and inverse reinforcement learning. This classification is based on constraints and obstacle avoidance. Finally, we summarize these methods and present promising directions for robot application and LfD theory.     

Gait simulation of new robot for human walking on sand

In order to simulate the gait of human walking on different terrains a new robot with six degrees of freedom was proposed. Based on sand bearing characteristic compliance control was introduced to control system in horizontal and vertical movement directions at the end of the robot, and position control in attitude. With Matlab/Simulink toolbox, the system control models were established, and the bearing characteristics of rigid ground, hard sand, soft sand and softer sand were simulated. The results show that 0, 0.62, 0.89 and 1.12 mm are the maximal subsidences of the four kinds of ground along the positive direction of x-axis, respectively, and 0, −0.96, −1.99 and −3.00 mm are the maximal subsidences along the negative direction of x-axis, respectively. Every subsidence along y-axis is negative, and 0, −4.12, −8.23 and −12.01 mm are the maximal subsidences of the four kinds of ground, respectively. Simulation results show that the subsidence of footboard points to inferior anterior in early stage of stand phase, while points to posterior aspect in late stage. The subsidence tends to point to posterior aspect in the whole. These results are basically consistent with the gait characteristics of human walking on sand. Gait simulation of the robot for human walking on sand is achieved.     

借助外力助推的双足机器人越障及避障方法研究

由于仿人机器人在跨越大尺度障碍时需要重心大幅度地偏移,从而导致机器人容易摔倒或是跨越的距离有限,而通过引入外力的方法能有效地改善机器人的跨越性能.本文主要研究双足机器人在额外外力的辅助下,无碰撞地跨越大尺度障碍物的问题.首先,通过树形数据结构、相对轴矢量和相对位置矢量,建立了双足机器人的仿真模型.然后,通过规划多次曲线跨越轨迹、引入整个跨越过程中的局部避障非线性约束和其他跨越约束的方法,建立起双足机器人越障及避障的多变量非线性优化模型.最终,求解出了平面6自由度的冗余机器人越障及避障的2维步态,通过仿真验证了其能够跨过高度为其腿长43%的障碍物.原理样机跨越15 cm高,为其腿长32%的障碍物,证明了本文所提越障及避障方法的有效性.     

移动机器人智能避障算法仿真研究

针对轮式移动机器人运动过程中避免碰撞固定障碍物的问题,提出了一种基于预先检测位置的智能控制算法。该算法以障碍物边预先检测位置为运行过程的子目标,通过经由各子目标,实现移动机器人绕行障碍物,避免碰撞的目的。仿真结果显示:使用此智能控制算法,移动机器人能够实现平稳绕行障碍物,到达最终目的地。