一种基于用户意图建模的Internet移动机器人控制方法

Internet上数据传输存在的不确定性时延,使得遥操作的网络机器人无法及时完成远程操作者期望的动作．提出一种新的方法,即对用户意图进行建模,通过移动机器人的自主性来补偿不确定时延对系统性能造成的影响．在对用户操作机器人的意图建立模型后,利用贝叶斯技术对用户意图进行渐进推断,从而使得机器人能够识别用户赋予的任务,并自主地执行该任务,而无需与用户频繁交互．这大大减少了数据传输、提高了整个控制系统的效率．实验结果证明了所提方法的有效性和可行性．     

一种基于轨迹分布模式的网络机器人用户意图识别方法

在Internet移动机器人遥操作系统中,网络本身的不确定性是影响系统性能和用户操作效果的一个重要因素。提出了一种新的基于轨迹分布模式的方法,能对用户意图进行建模和识别,利用网络机器人的本身的自主性削弱网络不确定性给系统带来的不良影响。通过实验验证,发现这种方法能够较好地识别出用户的控制意图,并根据识别结果自主执行用户期望完成的任务,从而改善了用户的操作体验和机器人接受用户操作的表现,提高了遥操作系统的效率。     

智能网络机器人的春天即将到来

随着人工智能技术的发展,能够部分取代人工服务并提供24小时不间断工作的智能网络机器人已经成为人机交互的新方向,智能网络机器人的市场已经开始迎来了新的春天。     

网络可重构的多机器人仿真系统*

根据多机器人通信网络的特点,提出了一种多机器人通信仿真系统, 并通过一个网络可重构的通信方式给出了该系统的实现。机器人的移动性使之组建的通信网络可靠性很差,可重构的机器人通信方式可显著提高网络的通信质量。当前的多机器人仿真系统有很多,而具有通信仿真功能的较少。该仿真系统采用节点随机停留运动模型和模块化设计,可用于仿真多机器人通信网络。系统还提供了与其他机器人控制算法的接口,可进行其他仿真工作。     

电梯群的可调整鲁棒优化调度

为解决电梯群控调度(GES)中乘客交通流不确定问题, 提出基于可调整鲁棒优化的电梯群控调度方法. 基于对电梯交通流的不确定特性分析, 建立了电梯群控调度的不确定优化模型. 利用可调整鲁棒优化方法将电梯群控调度的不确定模型转化为其可调整鲁棒对等式. 在此基础上, 证明了在不确定集为椭球集直积时, 电梯群控调度模型的可调整鲁棒对等式(ARC)是可计算的. 仿真验证表明, 与其他的调度方法相比, 该方法具有较好的调度性能, 提高了调度对不同乘客交通流模式的适应性.     

机器人系统的操作能力与树型可重构的机器人研究

本文从机器人关节力矩和末端夹力的受限情况出发，提出了一个操作能力的概念，研究了单机器人和多机器人系统的操作能力，以此为依据，进一步讨论了作者提出的树型可重构机器人，这种机器人可以通过变化自身结构来改变其操作能力，以适应任务的变化，通过一个仿真实例说明了这种树型可重构机器人的有效性。     

竞争型网络机器人体系结构研究

为了研究适用于强交互竞争型网络机器人系统的通用体系结构,提出并设计了分层的竞争型网络机器人体系结构.在该体系结构中,策略层的职责是识别对手的意图、评估威胁和生成策略.执行层的功能是克服由于观测噪声和时延等因素而造成的系统状态观测的不确定性,以及处理由于对方的敌意行动造成的己方的行动不确定性.物理接口层可将执行层的指令转化为控制机器人的底层命令.设计实现了一种高对抗度的竞争型网络机器人对弈系统——Tele-LightSaber.通过在实际Tele-LightSaber网络机器人平台上的实验,表明了该体系结构的实用性和优越性.     

下肢康复机器人的自适应人机交互控制策略

针对康复机器人运动过程中的人机交互性问题,提出一种下肢康复机器人自适应人机交互控制策略.提取伸屈运动中下肢表面肌电信号（Surface electromyography,sEMG）和足底压力特征,分别用于表征下肢运动意图和人机交互力（Interaction force,IF）信息,建立基于sEMG-IF的人机交互信息融合模型,实现下肢康复机器人运动轨迹的在线规划;考虑主动康复运动过程中的人机交互作用,建立具有时变动态特性的人机系统动力学模型,设计间接模糊自适应控制器对期望轨迹进行跟踪控制,实现下肢康复机器人自适应人机交互控制.通过对5名被试者进行下肢康复机器人运动控制实验研究,验证所提方法的可行性和有效性.     

康复辅助机器人及其物理人机交互方法

面对中国社会快速老龄化现状和庞大的残疾人群,康复辅助机器人研究具有重要学术价值和广阔的应用前景.康复辅助机器人研究涉及神经科学、生物力学、机器人自动控制等领域知识,是机器人最具挑战性和最受关注的研究领域之一.与其他机器人不同,康复辅助机器人的作用对象是人,存在人与机器人的信息交流和能量交换,物理人机交互控制方法是其研究核心和关键技术.本文以神经康复机器人、穿戴式外骨骼、智能假肢等应用为例,介绍当前的研究现状,并重点介绍人体运动意图识别方法和交互控制方法等研究重点和难点.最后展望该领域的未来技术发展方向.     

时延网络控制系统的稳定性

针对网络控制系统中存在的不确定时延 ,首先讨论了系统的建模问题 .系统中传感器采用时间驱动 ,执行器与控制器采用事件驱动 ,传感器的数据采用单包传输 .假设传输时延小于采样周期 ,网络控制系统可以建模为一类具有不确定性的线性离散时延系统 .利用Lyapunov方法 ,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件 ,基于相应的线性矩阵不等式可行解 ,可以求解状态反馈控制律 .最后 ,用仿真例子验证了该方法的有效性     

Supervised Autonomy: A Framework for Human-Robot Systems Development

In this paper we present a paradigm for robot control, Supervised Autonomy. Supervised Autonomy is a framework, which facilitates the development of human robot systems. The components which this framework embraces has been devised in a human-oriented manner, to augment users in accomplishing their task. The general concept of our paradigm is to incorporate supervisory control with a qualitative approach for the control of robots. Supervisory control does not rely on human users to perform all the basic functions of perception and action in a system. The approach we have taken shifts all basic autonomous functions to the physical robot agent, integrated with a set of qualitative instructions, in combination with a simple graphical user interface, and together with suitable feedback form the complete framework. Experimental results of applying this framework to the use of a mobile robot teleoperation system are presented. The system we have developed make extensive use of behavior-based control technology, embracing a number of real-time visual behaviours, together with a set of intuitive instructions designed for the navigation of a mobile robot.     

机器人的人体姿态动作识别与模仿算法

提出从人体姿态估计的角度实现人与NAO机器人的互动交流。用AdaBoost算法训练得到人体部件检测器,利用得到的部件检测器在图片中寻找到对应部件的若干候选区域,在寻找的过程中兼顾部件的位置和方向。依据提出的评价指标评价这些候选区域,从中选出最优。以NAO机器人为实验平台,在其动作可达范围内实现对人体动作姿态的识别与模仿,达到较好的动作空间一致性和时间一致性。实验结果证明该算法可有效识别和模仿人体姿态。     

大时滞系统的自抗扰控制

一个高阶被控对象含有几个小时常数惯性环节时,可简化成低阶时滞系统,依据这种认识,要用高阶自抗扰控制器来控制低阶大时滞对象。数值仿真结果显示了自抗扰控制器控制大时滞系统的有效性。     

Human-centered control scheme for delayed bilateral teleoperation of mobile robots

Teleoperation task performance strongly depends on how well the human operator’s commands are executed. In this paper, we propose a control scheme for delayed bilateral teleoperation of mobile robots that considers user’s commands execution in order to achieve a high-performance teleoperation system in some important aspects like time to complete the task, safety, and operator dependence. We describe some evaluation metrics that allow us to address these aspects and a quantitative metric is proposed and incorporated in the control scheme to compensate wrong commands. A force feedback is applied to the master at the local site as a haptic cue. In addition, the system stability is analyzed taking into consideration the master and remote robot dynamic models and the asymmetric time-varying delays of the communication channel. Multiple human-in-the-loop simulations were carried out and the results of the evaluation metrics were discussed. Additionally, we present experiments where a user teleoperates a mobile robot via the Internet connection between Argentina and Italy.     

Analytic Path Planning Algorithms for Bipedal Robots without a Trunk

This paper presents new path planning algorithms for bipedal robots without a trunk. The proposed methods can be regarded as an extension to the concept of the inverted pendulum mode (IPM). Further, they fill the gap between the IPM and concepts, based on general dynamic modeling. The swing leg motion is adjusted almost arbitrarily and the torso motion is calculated analytically in order to ensure stability. The proposed methods show a higher gait stability compared to literature approaches. This improvement is verified by measurement of the foot reaction forces during the walk of the existing biped BARt-UH and simulations.     

移动机器人视觉里程计综述

定位是移动机器人导航的重要组成部分.在定位问题中,视觉发挥了越来越重要的作用.本文首先给出了视觉定位的数学描述,然后按照数据关联方式的不同介绍了视觉里程计（Visual odometry,VO）所使用的较为代表性方法,讨论了提高视觉里程计鲁棒性的方法.此外,本文讨论了语义分析在视觉定位中作用以及如何使用深度学习神经网络进行视觉定位的问题.最后,本文简述了视觉定位目前存在的问题和未来的发展方向.     

移动机器人改进激光SLAM算法研究

针对传统RBPF(Rao-Blackwellised particle filter)算法存在定位精度低、粒子退化、粒子多样性丧失的问题,提出了一种基于激光雷达的改进SLAM(simultaneous localization and mapping)算法.首先基于主成分分析法对相邻帧的点云进行粗配准,再采用改进点到线...