基于RSS＿GN RRT算法的狭长空间路径规划

针对RRT算法在狭长空间中存在的收敛速度慢及规划路径不平滑的问题,提出了一种RSS＿GN RRT算法。为了提升算法的收敛速度,提出了引导节点导向策略与分区域采样策略,极大地减少了算法对无效区域的搜索;其次,算法引入了采样角度约束策略来提高规划路径的质量,并采用父节点拓展选择的方法有效解决了由角度约束引起的迭代次数增加的问题。此外,算法可根据感知信息进行地图地动态重构并规划避障路径,提高了算法在低速动态环境中的适应性。仿真结果显示,在狭长通道环境中,RSS＿GN RRT算法在规划路径的耗时上比RRT、Goal＿bias RRT、角度约束下的RRT、Informed RRT*及DR-RRT算法分别减少了77.3%,51.9%,84.7%,98.8%和60.3%。在迭代次数上,相比于上述算法,分别减少了95.9%,92%,98.3%,98.3%和89.5%。路径的平均曲率也分别降低了94.1%,93.2%,88.7%,91%和92.9%。仿真结果证明了RSS＿GN RRT算法在提升规划速度和改善路径质量方面具有显著优势。同时,本文采用了阿克曼模型的小车实测了算法的局部避障能力。经测试,小车可...     

基于改进RRT-Connect算法的机械臂运动规划

针对双向快速拓展随机树(RRT-Connect)算法在多障碍物复杂环境下算法收敛速度慢、搜索效率低、采样具有随机性等问题，提出一种基于椭球子集采样的RRT-Connect算法，首先在传统的RRT-Connect算法的基础上，结合目标偏执采样策略和椭球子集采样的优势，构造一种新的采样方法，对采样区域进行约束，在此基础上找到从起始点到目标点的最优路径点集合，并将该路径作为初始路径，通过引入基于三角不等式的路径修剪算法，在迭代过程中对路径不断优化，得到一条从起始点到目标点的代价小、无碰撞路径，最后结合五次多项式差值算法进行路径优化，生成一条路径平滑且曲率连续的优化路径，从而使机械臂沿着该最优路径快速、准确、稳定的到达目标点。实验结果表明，对比原始的RRT-Connect算法，平均规划时间效率提高了30.5%、平均采样点减少了76.74%、平均路径长度缩短了13.22%,该算法在规划过程中收敛速度更快、搜索效率更高、路径优化效果更显著。     

基于改进JPS的移动机器人路径规划算法

在移动机器人的路径规划技术中，跳点搜索算法（JPS）因具备简单、快速、易实现的特性而被广泛使用。然而，传统的JPS算法由于启发式函数搜寻效率低导致其搜索的节点数量冗余，而且难以有效兼顾规划路径的安全性。针对该问题，本文提出了一种改进的JPS算法。该方法设计了一种由对角线距离和方向信息结合的启发式函数用于提高寻路效率，并且进一步对规划路径进行平滑处理以有效兼顾规划路径的安全可靠性。移动机器人在复杂障碍物环境下的路径规划仿真实验表明，相较于JPS算法，本文改进后的JPS算法平均规划时间减少了13.4%，平均路径长度减少了3.1%，平均危险点数量降低了83.3%。     

多层优化蚁群算法的移动机器人路径规划研究

针对地图环境建模以及蚁群算法存在的问题,提出了一种移动机器人路径规划的多层优化方法.首先对U型陷阱栅格区域进行凸化处理,避免前期搜索混乱;设计新的状态转移规则,解决常规蚁群规划的路径过于紧贴障碍物的问题;改进距离启发式函数,有效提高算法收敛速度;设计平滑启发函数,增加蚂蚁局部探索时直行的机率,提升初始路径平滑性;提出按路程长度和平滑程度分配信息素的更新原则,利用优质蚂蚁进行全局信息素更新,进一步提高算法收敛速度;利用最大最小蚂蚁策略,防止蚁群陷入局部最优;通过二次路径优化策略,去除多余冗余点,进一步提升路径平滑性.仿真及实验结果表明,该方法能为移动机器人规划出一条安全且综合性能较好的路径,为路径规划的求解提供了一种切实可行的方法.     

改进RRT的移动机器人路径规划算法

针对快速扩展随树算法(RRT)在移动机器人路径规划中随机性强、转折点多、存在大量冗余点的缺点,提出了一种基于单元分解法的改进RRT算法。首先在算法初始阶段,利用单元分解法将地图划分为可行区域与障碍区域;后根据区域与区域之间邻接关系,将随机采样点的选择固定在邻居区域内,直至扩展到目标点所在区域;并对搜索到的最终路径进行优化处理,改善路径转折点过多的问题。仿真结果表明,改进RRT算法生成的路径长度更短、消耗时间更少,最后将改进RRT算法应用在实际移动机器人中,进一步证明改进算法的实用性和有效性。     

基于断路器柔性装配的移动机器人路径规划

针对移动机器人在断路器柔性装配过程中的路径长度较长、转折点较多等效率问题，提出了一种BAS算法与PSO算法结合的路径优化方法。利用天牛个体更新方式与群体学习相结合，采用自适应步长衰减策略以及动态权重变更策略，实现全局路径规划寻优。为了验证BSO算法的有效性，通过三种不同的测试函数比较性能以及仿真地图进行对比，最后将该算法通过ROS应用到实际地图上。实验结果表明，相比于GA-PSO算法、AIW-PSO算法、BAS算法，路径长度优化率分别提升了7.7%、14.8%与12.5%,转折点优化率分别提升提升了25%、57.1%与40%。综上所述，本文所提出的融合算法能够有效地解决装配过程中的效率问题，提高断路器柔性装配产线效益。     

动态不确定环境下一种移动机器人路径规划方法

提出了一种在动态不确定环境下基于信度分配Sarsa强化学习算法的移动机器人路径规划方法。通过引入信度分配函数有效分配强化信号,来修正动作选择策略,提高了学习效率和速度,能够很好地解决动态不确定环境下特别是存在随机运动障碍物的环境下移动机器人路径规划问题。仿真实验说明该方法的有效性和可行性。     

改进变步长蚁群算法的移动机器人路径规划

针对移动机器人在蚁群算法路径规划中存在陷入局部收敛且无法做到路径最优的问题,提出了改进变步长蚁群算法, 使其能够在收敛迭代次数较少的情况下做到路径最优。 针对蚁群算法应用在路径规划中的相关特性,优化信息素分配,降低局 部信息素含量对算法的影响,避免蚁群在搜索路径时陷入局部最优,在转移概率公式中增加权重因子,提高移动机器人朝着终 点方向移动的概率,有效减少蚁群收敛迭代次数,改变移动机器人移动步长,使其能在 360°内自由无碰撞移动,有效缩短路径 长度。 仿真结果表明,在简单环境下,改进变步长蚁群算法的收敛迭代次数及最优路径长度分别为 2 次及 28. 042 m,传统蚁群 算法的收敛迭代次数及最优路径长度分别为 25 次及 29. 213 m;在复杂环境下,改进变步长蚁群算法的收敛迭代次数及最优路 径长度分别为 2 次及 43. 960 2 m,改进势场蚁群算法的收敛迭代次数及最优路径长度分别为 16 次及 45. 112 7 m。 仿真结果验 证了改进变步长蚁群算法的有效性和优越性。     

基于视觉的自主机器人障碍识别与路径规划

障碍物的识别与行走路径的规划是机器人实现自主移动的必要手段。 本文基于深度相机提出一种由深度连续性与彩 色特征点融合的障碍识别方法,通过深度相机获取物体的空间位置信息,映射到已有的地图中,构建障碍物空间。 又提出一种 PRM-D?的路径规划方法,先使用改进的随机概率路线图(PRM)完成整体路径规划工作,再根据相机识别的障碍物,设置局部 地图,使用基于图搜索的 D?算法进行局部动态规划,完成动态避障任务。 通过实验,所提障碍物识别方法即使在昏暗的室内 环境中,其对障碍物的检测准确率也大于 80%,常规环境检测准确率高于 95%,具有较好的鲁棒性与实时性;PRM-D?的路径 规划方法在缩短总体规划时间的同时,确保了路径规划的成功率,单次动态规划时间小于 0. 02 s,具有良好的动态避障性能。     

基于区域搜索粒子群算法的机器人路径规划

针对粒子群算法应用于移动机器人路径规划时存在的易早熟、易陷入局部最优等问题,提出一种基于区域搜索的自适 应粒子群(region search-adaptive particle swarm optimization algorithm,RS-APSO)路径规划方法。 首先,通过区域搜索算法对原始 地图进行预处理,减少地图中的无效信息。 其次,提出两种可变算子对惯性权重因子进行调节,对加速因子进行自适应改进,增 强算法不同时期的搜索能力,利用新的加速因子使粒子快速摆脱较差区域。 最后通过动态避障策略,使机器人可以安全规避移 动障碍物。 仿真结果表明,RS-APSO 算法相较于 PSO 算法,平均运行时间降低了 30. 3%,平均迭代次数降低了 43. 9%,在动态 环境中也能生成安全路径。     

基于鱼眼相机畸变图像的大尺寸目标测量方法

为满足大尺寸目标高精度图像测量的需求,提出一种利用鱼眼畸变图像实现宽视野、大几何尺寸目标测量方法。根据非线性畸变的多项式逼近函数建立鱼眼相机成像模型,通过立体标定板来确定相机参数;将相机沿光轴方向移动采集一组图像,建立鱼眼相机的测量模型实现待测目标尺寸的测量。通过对棋盘格和某大型建筑物几何尺寸的测量实验表明,本文提出的直接利用畸变图像进行测量的方法优于传统的将畸变图像校正成线性图像测量的方法,具有更高的测量精度和稳定性。     

基于非标定摄像机的尺寸测量方法

针对小工件的非接触长度测量,提出了一种基于交比不变,利用非标定CCD摄像机与已知特征标记物进行小工件长度测量的新方法.利用摄像机对工件的图像信息进行远距离采集,建立测量模型,在对图像进行预处理的基础上行边缘识别,提取工件与已知特征标记物边缘特征,进而实现工件长度的在线测量,并与经标定摄像机的在线测量结果进行比较,结果表明,该测量方法操作简单,无需标定摄像机的同时适应性强,被测工件长度在0～500 mm,测量误差低于0.4％.     

多GigE相机高速视觉系统的架构与处理速度研究

提出了一种高精度大视场的高速并行处理系统,采用GigE相机并行检测,所有相机排列成线性阵列,通过千兆Ethernet网络与主机连接,并行检测将各单个相机视场合并为一个大视场,在保持单个相机检测分辨率不变的同时扩大检测的范围;并行检测系统可根据图像数据量的变化灵活配置每台相机采集的图像由单台或多台计算机进行处理;数据传输上整个系统采用非碰撞的确定延时网络传输处理结果以确保实时性。通过使用网络延迟理论和OPNET仿真验证得到系统处理的延迟时间不大于162.8μs。     

基于虚拟双目视觉的电器电磁机构三维动态测试研究

对电器电磁机构进行准确的动态测试是电器优化设计的基础。由于电器电磁机构动态过程的复杂性及受研究方法、测试技术和条件的限制,过去对电器电磁机构动态特性的测试是二维的,而三维图像具有空间真实感,能够更全面、真实地反映电磁机构的动作过程,因此有必要对电磁机构进行三维动态测试。利用两面成一定角度的平面镜与1台高速摄像机相结合组成虚拟双目视觉测试系统,提出利用光学非接触式三维测试方法对电器电磁机构进行三维动态特性测试。采用虚拟双目视觉的原理,标定了高速摄像机的内部参数和外部参数,利用三维重建描绘出了磁保持继电器衔铁的三维动态特性曲线,通过3D测试验证了方法的可行性。提出的基于Image-Pro Plus图像处理的特征点检测和提取方法,极大地简化了立体匹配的约束条件和算法难度。     

基于互补视角的喷涂工件快速重建

喷涂工件的3D模型在机器人自动喷涂生产线中具有重要意义,它是机器人喷涂路径规划和自主编程的基础。针对实际喷涂应用中工件的3D模型无法获取或与实际工件存在偏差的问题,提出一种基于互补视角的多相机快速建模方法。首先,采用两个对立装配的RGB-D相机,以互补的视角分时采集工件的局部点云;然后基于自制的简易双面标定板,提出一种基于交点共面联合优化的外参标定算法,准确估算无重合视场的多相机相对空间位姿关系;最后根据此位姿关系融合两个相机采集的局部点云,实现喷涂工件的快速3D重建。实验表明,本文方法可以完整的重建结构复杂的多面体工件,重建时间低于160 ms,误差约为5.3 mm。     

发电机精密定子铁芯叠装工艺研究

精密定子铁芯由冲片和绝缘端板通过工装叠装而成,叠装后的定子铁芯槽口整齐度误差不大于0.02mm,斜槽角度误差不大于0.5°。本文介绍了精密定子铁芯的新型加工方法,采用高频在线加热半自动叠装技术和新型高精度叠装工装的设计,将原有的长时间烘箱加热由高频在线加热替代,采用双圆键定位技术更准确地保证斜槽角度,基于上述设计原理制作了高频在线加热半自动叠装设备,实现了精密定子铁芯的加工。     

SMT模板检测系统及误差校正方法

为了实现表面贴片技术(SMT)模板的高精度自动光学检测,提出了一种检测系统及对应的误差校正方法,提高了系统的检测精度;该方法首先由激光跟踪仪测量CCD相机的位置误差,之后采用移动最小二乘法拟合误差曲面,从而可对CCD相机的任意位置进行校正误差,并与样条插值法进行对比证明了本方法的优点;而系统在检测前需对SMT模板进行定位,每次的定位误差均不同,该误差由SMT模板的Mark点得出,并根据所求得的误差值经过齐次坐标变换从而校正SMT模板的定位误差;经实验验证系统在经过误差校正后对SMT模板上通孔的测量误差在0.032 mm以内,满足SMT模板的检测要求;故该系统可快速、精确、非接触地检测SMT模板,可有效提高PCB板的质量。     

基于背景和像素的彩色车牌定位

提出结合车牌的背景差和像素分类实现彩色车牌定位算法。首先采用背景差法,即原图与背景图像相减,去除大量疑似车牌颜色特征的背景区域,缩小定位范围;然后统计车牌颜色RGB值,利用像素分类对车牌进行水平和垂直精确定位,确定车牌区域。实验表明,该方法定位准确率高,适用于任意背景、位置和光照下的车牌定位,明显克服了用车牌单一特征分析时难以解决的车牌区域变大的问题。     

基于机器视觉的孔类零件尺寸在线检测

应用机器视觉技术对孔类零件进行尺寸测量,采用边加工边测量的方式进行在线检测,可有效缩短零件的生产周期,提高生产效率。通过分析零件的工艺特征,选用CMOS相机与高精度远心镜头,对有倒角的特征采用环形光源照明,对未倒角的特征采用同轴光源照明,提高了硬件平台的柔性化。针对图像采集与传输过程中的椒盐噪声与高斯噪声,对采集后的灰度图像先采用中值滤波去除椒盐噪声,然后采用最小误差法选定阈值,将灰度图二值化,完成图像分割,再使用Canny算子进行边缘检测,同时去除高斯噪声。最后,使用标定板进行相机标定来获取标定系数,调用图像处理软件Open eVision进行尺寸测量,将系统检测数据与检具测量数据进行比较分析,实验结果表明本检测系统的精度可达0.02 mm。     

回转铣夹具制造工艺的改进

原回转铣夹具制造精度较低,现在增加一处工艺基准面,大大提高了它的制造精度和可靠性,并为夹具的使用提供了一处校对基准面,使得叶片型面铣加工更为可靠。