智能吸尘器全覆盖遍历路径规划及仿真实现

分析了常用的全覆盖遍历路径算法,提出了基于区域分割的全覆盖遍历路径规划的实现方案:首先智能吸尘器沿着水平与垂直路线扫描房间,将房间分成若干无障碍的小区域,然后以图的深度优先搜索算法确定这些小区域的衔接顺序,并在这些小区域内以螺旋收缩算法进行遍历。在实验室环境内,在智能吸尘器最小系统上,通过实验验证了提出的全覆盖遍历路径规划。实验主要分为4项:走直线、直角转弯、子区域内螺旋行走、子区域衔接,实验证明智能吸尘器在给定的环境下,能够按照预想的效果进行遍历。     

基于鱼群算法的智能机器人全覆盖路径规划

为保证机器人的行驶轨迹可以全方位地的覆盖地图的全部坐标点,并降低路径重复率,基于鱼群算法设计智能机器人全覆盖路径规划方法。建立智能机器人死区脱困模型,计算栅格地图模型中的目标活性值,获取整体栅格数量,描述地图中栅格状态,得到脱困时的行驶角度差。基于鱼群算法设计全路径覆盖判定方法,描述不同目标鱼个体之间的距离,在三重移动目标坐标系下,获取元素坐标向量,建立每个目标点的求解代价和,计算下一个目标点行驶的最小距离。设计机器人全覆盖路径规划算法,判断当前位置是否为死区,获取路径规划的全局最优解,实现智能机器人的全覆盖路径规划。利用Matlab仿真软件完成智能机器人全覆盖路径规划实验。结果表明,在简单环境下,该路径规划方法覆盖率为100%,重复率为5.23%,路径长度为15.36m；在复杂环境下,该路径规划方法的覆盖率为100%,重复率则为10.24%,路径长度为20.34m。由此证明,该方法具有较好地规划效果较好。     

基于超声波传感器测距的沿边走吸尘器路径规划算法

为了提高家用吸尘器使用的效率，并保证安全性和可靠性，提出利用超声波传感器来测距的环境信息采集的吸尘器清扫路径规划算法，首先本文简要描述了机器人路径规划的目标，超声波测距的工作原理，分析了家用自主式移动吸尘器设计时所面临的问题，提出了一种基于超声波传感器的家用自主式移动吸尘器路径规划算法，该算法有效地减少了吸尘器清扫某个具体环境的问题，提高其清扫效率，同时具有自动检测障碍物，自主避障的功能。     

基于超声波传感器测距的家用自主式移动吸尘器路径规划算法

为了提高家用吸尘器使用的效率 ,并保证安全性和可靠性 ,提出利用超声波传感器来测距的环境信息采集的吸尘器清扫路径规划算法。首先简要描述了机器人路径规划的目标、超声波测距的工作原理 ;分析了家用自主式移动吸尘器设计时所面临的问题 ;提出了一种基于超声波传感器的家用自主式移动吸尘器路径规划算法 ,该算法有效地减少了吸尘器清扫某个具体环境的时间 ,提高其清扫效率 ,同时具有自动检测障碍物、自主避障的功能     

基于超声波传感器测距的家用自主式移动

为了提高家用吸尘器使用的效率,并保证安全性和可靠性,提出利用超声波传感器来测距的环境信息采集的吸尘器清扫路径规划算法.首先简要描述了机器人路径规划的目标、超声波测距的工作原理;分析了家用自主式移动吸尘器设计时所面临的问题;提出了一种基于超声波传感器的家用自主式移动吸尘器路径规划算法,该算法有效地减少了吸尘器清扫某个具体环境的时间,提高其清扫效率,同时具有自动检测障碍物、自主避障的功能.     

面向荒漠复杂地形的机器人在线全覆盖路径规划方法

对于地形复杂、范围广阔的荒漠环境,当前的地图模型存在占用存储空间过大的问题;同时在复杂地形下,当前的全覆盖路径规划算法能量消耗大,无法适用于在线条件.对此,提出一种在线的全覆盖路径规划算法及相应的地图模型.首先,介绍一种变分辨率的三维栅格地图模型.其次,分析机器人在非平面环境下进行全覆盖任务的能量消耗问题,得出最节约能量的覆盖方式.在对平坦地形的覆盖中,基于优先级覆盖的思想,对传统的牛耕法覆盖做出改进,拓展为8个方向.然后,针对非平坦地形提出一种在线的面向地形的区域分解方法,在全覆盖过程中根据高度将特殊地形区域分解出来单独覆盖.在子区域内部,对特殊地形抽象得到斜面模型,引入地形变化函数,形成新的优先级遍历方法,并设计一种针对性的避障策略以进一步减少能量消耗.最后,对所提出的算法进行仿真验证以及机器人实验.仿真验证和实验结果表明,相比于其他算法,所提出算法能显著减少全覆盖过程中的重复率以及机器人总能量消耗.     

一种室内智能吸尘器充电返回算法

针对智能吸尘器自动返回充电所遇到的问题,提出在不增加传感器的条件下,使用Dijkstra算法实现返回充电座最短路径的方法。利用简化栅格法建立环境地图并分块,基于广度优先和深度优先算法对其进行生成树,最后使用Dijkstra算法得到最短路径。该算法通过软件实现了智能吸尘器自动返回充电的功能,在实际应用中效果良好。     

电子罗盘在智能吸尘器路径分析中的应用

在智能吸尘器开发和路径规划过程中,直线行走和转弯所产生的偏差是影响路径规划的主要因素.为了适应行走路径的多变性,将电子罗盘应用到智能吸尘器的控制系统中,由单片机通过I2C接口与电子罗盘进行通信,采用Zig Bee无线模块将数据传输到上位机,通过Matlab进行仿真实验,并对直线行走和转弯偏差进行分析研究.实验过程精确得出了智能吸尘器的方位信息和行走路径,有利于优化路径规划算法和提高路径规划效率.     

基于滚动优化和分散捕食者猎物模型的全覆盖路径规划算法

针对多机器人执行全覆盖任务效果差的问题,提出一种基于滚动优化和分散捕食者猎物模型的多机器人全覆盖路径规划算法.首先,利用栅格地图表示作业的环境空间,并基于栅格地图修正捕食者猎物算法中的避开捕食者奖励,添加移动代价奖励和死区回溯机制构建分散捕食者猎物模型;然后,引入滚动优化方法,避免机器人陷入局部最优,预测周期内机器人覆盖栅格的累计奖励值作为适应度函数,并使用鲸鱼优化算法(WOA)求解最优移动序列;最后,在不同环境下进行仿真实验,得到的平均路径长度与生物激励神经网络算法(BINN)和牛耕式A*算法(BA*)相比分别减少了16.69%sim17.33%、10.32%sim20.03%,验证了所提出算法在多机器人全覆盖路径规划中的可行性和有效性.     

基于ROS下移动机器人地图构建与路径规划研究

由于传统的算法在机器人地图构建以及路径优化方面效果较差，难以取得较好的效果，因此结合机器人ROS系统实现对移动机器人在地图构建以及路径规划的研究。具体包括对粒子滤波算法进行了改进，提高定位建图的精度；之后对地图进行三值化图像处理，去除地图的噪声和重影等问题，并提高地图构建的精度。在路径规划方面结合蚁群算法进行实现，并提出了一种改进的蚁群算法，该方法融合了A*算法，提高了路径规划的效率；最后利用Matlab进行仿真。实验结果证明，提出的改进算法在路径搜索速度上优于传统的蚁群算法。     

基于视觉传感器的障碍物检测

针对移动机器人双目视觉障碍物检测的实时性和准确性两大难题,提出了一种适用于室内复杂背景的障碍物检测方法。通过Retinex图像增强操作消除环境光照不均匀的影响;运用扫描线种子填充算法分割图像中的路面、背景和障碍物;通过二值化处理、边缘检测提取障碍物的轮廓信息和位置信息。在AS-RE轮式机器人平台上进行实验,实验结果表明,机器人能够在室内环境中稳定地实现自主避障功能,验证了提出的双目视觉障碍物检测算法的可行性。     

基于包容结构的移动机器人混合式控制结构

本文提出以包容式框架结构为基础，将计划作为一种行为，与应激式行为并行处理 的思想．与之对应的是将传感器检测区域分为避障区和规划区，如果在避障区有障碍物，则 由应激避障模块采取相应的避障行为；如果在规划区有障碍物，则由规划模块产生相应的输 出．由于规划模块最终输出子目标，因此使此结构的规划模块具有很好的扩展性．另外，在 处理应激避障行为和直接规划行为时，分别提出新的基于传感器的避障和规划方法，通过机 器人路径规划的仿真证明，这些方法是简洁、有效的．     

移动在线水质监测平台动态避障方法

针对移动水质监测平台在自主导航中遇到移动障碍物的问题,提出了一种将障碍物运动状态预测模型结合速度避障碰撞模型的动态避障新方法。首先,通过移动水质监测平台上的超声波测距模块和图像采集模块测量移动水质监测平台与障碍物的距离和相对方位角,采用坐标系转换的方法计算出障碍物速度和运动方向;其次,利用极大似然估计法建立障碍物运动状态预测模型,通过该模型得到下一个采样时刻障碍物速度和运动方向范围;最后,利用速度避障的碰撞模型,计算出下一时刻的移动水质监测平台的航向角。实验结果证明,所提的避障方法能够规划出一条更为真实的较优路径。与无障碍物运动状态预测模型的避障方法相比,该避障方法能提高动态避障的成功率。     

基于移动障碍的MWSN节点协同转向避障方法

针对传统蜂拥控制模型协同避障的研究,笔者曾对其做出了改进,并加入了Steer to Avoid避障法则,通过仿真表明,它能够有效提高避开静止障碍的效率。该模型用于具有移动障碍的环境时,若障碍的运动方向与节点的判断方向同向,可能会与障碍物保持相对静止,从而大幅度降低避障效率。对Steer to Avoid进一步改进,提出一个新的针对移动障碍物的避障模型。当障碍物的运动趋势和节点的Steer to Avoid转向判断相同而且两者的速度较为接近时,节点将向着障碍物运动的相反方向运动。提出了对障碍物的移动预判。仿真实验结果表明,与传统两个模型相比,该模型在平均速率和时间效率上有显著提高,并且适用于避开未知的移动凸形障碍。     

基于凸面体圆弧航路的无人机自主避障算法

为解决无人机飞行过程中障碍物规避问题,提出一种新的三维自主避障算法.首先,根据障碍物的若干信息利用标准凸面体对不规则障碍物进行数学建模,用一个或多个标准凸面体覆盖障碍物整体或关键部分;然后,根据障碍物模型设计圆弧规避航路算法,将避障问题转化为跟踪规避航路控制问题,并定义避障判定、避障方向判断和成功避障规则;最后,结合非线性制导律和高度通道控制,实现无人机实时三维航路跟踪与自主避障.非线性数值仿真结果表明,避障算法能够有效地规避障碍物且三维航路跟踪精度好,能够应用于无人机的避障飞行任务.     

基于激光位移传感器的障碍物检测与模式识别

基于激光位移传感器技术,为植保无人机提出了一种新的避障检测方法,包括数据块提取、障碍物基本参数计算以及障碍物模式识别三个部分.提出了根据距离值的有效性,从数据序列中提取障碍物所对应的数据块,以平均角度、平均距离和宽度为基本参数描述障碍物,以及基于障碍物的宽度、数据块的最大间隙、跳变次数和方差为特征的模式识别分类器的设计.实验表明:方法能够有效检测出未知环境下障碍物的方位和距离并对障碍物类型作出判别.     

越野环境中无人驾驶车的障碍目标识别

针对无人驾驶车环境感知技术,基于D-S证据理论融合多传感器信息,旨在解决障碍物身份识别技术难点。基于CCD和激光传感器建立信息融合系统,并提取每种障碍物的5个特征证据,包括距离对比度特征、平行四边形特征、边缘形状特征、灰度纹理特征和颜色特征。再根据目标类型和环境加权系数选择经验公式,通过模糊插值法求取身份隶属度近似获得各特征对目标的相关系数构造基本概率赋值函数。最后制定Dempster组合规则,融合多传感器特征信息识别障碍身份。试验表明本文方法能够准确有效地获取基本概率赋值函数,D-S证据理论融合方法提高了障碍物身份识别的准确性和鲁棒性。     

非完整移动机械臂的避障运动规划

针对有空间障碍物避免的移动式操作机器人系统运动规划问题，提出了一种基于特殊的人工势函数，使用局部距离信息实现非完整移动机械臂系统实时避障运动规划方法，并且用Lyapunov定理证明了闲环系统的稳定性。用提出的方法对非完整移动机械臂系统进行仿真．仿真结果表明了它的正确有效性。     

New technique of mobile robot navigation using a hybrid adaptive fuzzy potential field approach

This paper presents a summary of the research aimed at developing a new reliable methodology for robot navigation and obstacle avoidance. This new approach is based on the artificial potential field (APF) method, which is used extensively for obstacle avoidance. The classical APF is dependent only on the separation distance between the robot and the surrounding obstacles. The new scheme introduces a variable, which is used to determine the importance that each obstacle has on the robot's future path. The importance variable is dependent on the obstacles position, both angle and distance, with respect to the robot. Simulation results are presented demonstrating the ability of the algorithm to perform successfully in simple environments.     

基于区块链技术的工业机器人视觉检测及避障系统设计

传统的工业机器人避障系统只能处理数据信息,导致障碍物检测准确率低,设计的避障路线实际应用效果差。为此,引入区块链技术设计一种新的工业机器人视觉检测及避障系统。系统设计分为硬件及软件两部分,硬件优化了系统电源,通过传感器分析环境信息、障碍物参数,选用TX-AS700无线射频通信模块,以HSJ-2芯片作为检测器电路核心,用以传输并存储障碍物数据。软件部分在Visual C++程序框架中设定应用程序,与区块链技术中的数据库资源相结合,实现图像信息提取,计算区块阶矩得到障碍物检测公式,通过仿真程序分析处理障碍信息,并设计有效的避障路线。实验结果表明,基于区块链技术的工业机器人视觉检测及避障系统能够提取图像信息,检测到的障碍物准确率高,系统的检测有效率平均值为83%,避障准确率接近理想避障效果,能够规划出更加有效的避障方案。