基于惯性测量单元辅助的激光里程计求解方法

在同步定位与建图(SLAM)问题中,里程计部分的求解精度对后续建图起着至关重要的作用,惯性测量单元(IMU)可以为SLAM中里程计求解提供良好辅助。在考虑平面移动机器人运动特点及室内环境特征的基础上提出一种基于IMU松耦合的激光里程计求解方法,实现里程计部分的精准定位。第1阶段,机器人运动过程中实时处理点云信息,将地面点分割并提取有效关键点;第2阶段,将IMU信息引入卡尔曼滤波器,为帧间匹配提供位姿先验;第3阶段,滤波器输出位姿估计值后,利用非线性优化方法进行点云帧间匹配,实现里程计运动的求解。实验表明,所提方法在激光点云处理、运动求解,具有良好的稳定性和准确性,可将偏移量误差控制在0.4%以内,为后续建图提供有力数据保障。     

基于视觉的非接触呼吸频率自动检测方法*

针对生理健康监测领域的呼吸率检测舒适度及效率问题,提出了一种基于视觉的非接触式测量方法,该方法利用普通相机拍摄人体呼吸视频,并通过欧拉算法将呼吸时的胸腹运动位移加以放大,考虑人体胸腹区域位置提取准确度对呼吸率检测精度的影响,提出了基于光流信号提取呼吸区域的方法,利用光流算法将胸腹运动转化为光流信息并进行编码,将其显示为彩色图像形式,从中提取胸腹呼吸区域的像素亮度序列,从而得到呼吸波形信息,通过波峰检测获取呼吸率。最后,实验将本算法自动提取的呼吸信号与Embla N7000多导睡眠仪测量结果相比较,结果表明,本算法呼吸率检测平均误差为0.54次/min,具有较高的准确性。     

面向人机协作的CNN手部抓握意图识别

针对机器人在协作过程中对意图理解不充分的问题，自主设计了一种基于触觉感知的手柄作为意图理解的接口，采用柔性触觉传感器将手部抓握压力信息转换成触觉图像信息，并依据操作者的操作习惯定义一系列抓握手势实现对机器人位姿的灵活调整。构建了一种适用于触觉图像识别的卷积神经网络(CNN)分类器，并基于抓握松紧信息构建一种变阻尼导纳控制方法。最后，采用实验室自主研制的幕墙安装机器人并搭载触觉手柄进行人机协作实验，结果表明此类触觉手柄及CNN方法对操作者抓握意图的识别准确率达到98.80%,所提出变阻尼导纳控制能够更加高效的完成人机协作任务。     

3-UPS/S并联平台结构设计与运动学分析

针对建筑板材安装机器人工作流程及载荷要求,研制开发了用于机器人姿态调整的3-UPS/S结构并联平台。根据板材安装的特定环境,提出了基于倾角和激光测距传感信息反馈的机器人位姿检测方法。建立了机器人并联平台运动分析的数学模型,推导了其姿态运动学逆解方程,并通过ADAMS仿真验证了方程的正确性。试验结果表明,该并联平台的结构设计合理,能够实现大质量、大尺寸建筑板材的自动化安装。     

基于虚拟仪器的视觉定位磁场分布检测系统设计

雷达在国防、气象、交通等领域有着至关重要的作用,而雷达电子调速系统又是雷达的重要组成部分。因此,雷达电子调速系统的质量直接影响着雷达的性能,图1为装置外观结构。雷达电子调速系统磁场分布的传统检测方式主要为手动。首先人工将探头根据肉眼观察移动到通孔轴心处,然后手     

串并联板材安装机器人结构设计与实现

针对干挂工艺下大尺寸、大质量板材的安装存在自动化程度低、事故发生率高等问题,研制开发了新型的串并联板材安装机器人样机系统.在分析板材安装工艺流程的基础上,确定了机器人总体设计方案,并对机械系统进行了详细的结构设计.根据板材安装的环境特点,提出了基于倾角和激光测距传感信息反馈以及结构光条视觉定位的机器人位姿检测方法.建立...     

基于点云匹配的AR饰面作业系统跟踪注册方法

针对建筑机器人饰面作业过程中常因视觉遮挡导致作业效率低的问题,使用增强现实解决遮挡并提出一种基于点云匹配的增强现实跟踪注册方法。利用目标模型点云与作业环境点云的匹配进行目标的初始定位;利用改进的相关滤波跟踪算法对目标进行跟踪获取目标位置;基于迭代最近点法对目标位姿进行估计。在跟踪注册过程中加入位姿优化,保证目标位姿估计精度。为了更加准确地跟踪目标位置,提出一种特征融合和尺度自适应的改进相关滤波目标跟踪算法。通过板材安装实验,表明跟踪注册方法精确性、实时性均较好,最小识别误差达到2.88 mm,具有良好的虚实融合效果。     

基于BIM的建筑机器人自主导航策略优化研究

针对建筑机器人在复杂环境下自主导航过程中的安全性、通过性等问题,提出了一种应用BIM（building information model）信息与激光雷达获取的现实环境信息进行导航并保证路径最优的方法。根据BIM信息优化[A*]算法,考虑建筑机器人的通过性与安全性并删除了路径中的冗余节点,在节点间根据雷达信息优化动态窗口法,有效保证了路径最优,提升了安全性、缩短了运行时间并减少了转折角度。加入超宽频定位模块,能够很好地消除机器人移动产生的累计误差。实验结果表明,改进后[A*]算法的搜索时间比改进前减少了92%,路径转折角度减少50%,路径长度比原始动态窗口法减少13.5%,所需时间仅比无障碍物时增加3.7%。     

基于BIM的建筑机器人自主路径规划及避障研究

针对建筑机器人进入施工位置全局路径规划最优且可实时避障的要求,提出了一种新型的导航地图建立方法,通过建筑物BIM（Building Information Modeling）模型建立导航地图,通过优化A*算法搜索点选取策略,以及删除了路径上的冗余转折点,缩短算法运行时间,且规划出的全局路径不会紧贴着建筑物墙壁,有效降低了机器人与墙体发生碰撞的可能性。结合动态窗口算法进行局部路径规划,在全局路径关键点之间使用动态窗口法,且加入了新的刹车判定条件,使得机器人的运动连续化。实验结果表明改进后的A*算法运行时间相较于原始算法减少50%以上,每去除一个冗余转折点路径长度减少0.4?m,路径与障碍物之间的距离比原始算法增加了2倍,结合了动态窗口法之后能够较好地避开障碍且输出的控制参数连续化。     

面向光学检测中轨迹优化问题的遗传算法研究

在自动光学检测中,取像次数及轨迹直接影响着检测效率,而图像拼接法效率较低。将该问题分解为聚类及轨迹规划问题;提出了一种基于布尔矩阵编码的遗传算法实现聚类操作,该方法不但可保证个体均为局部最优,且通过修复策略可响应各项约束条件;而后提出了“两段式”遗传算法对取像位置容差和取像顺序进行组合求解,从而实现了取像位置及轨迹的优化过程。实验验证了算法所规划的取像位置及取像轨迹较传统算法均有所提升,可有效提高自动光学检测的效率。