基于非零和博弈的自适应人机协作系统设计

为了提高人机协作的协调性,本文设计了基于非零和博弈的自适应人机协作系统,系统由互相解耦的内外环构成。在外环中,通过引入非零和博弈的方法设计人机协作策略,构建关于人力和机器人控制输入的能量函数,通过求解博弈中的纳什均衡达到最优控制。针对能量函数中的不确定参数,采用神经网络估计器进行更新,以估计人和机器人的力。并且通过设计神经网络函数的中心值,获得机器人控制力与跟踪误差的关系,保证控制方法的跟踪性。在更新过程中自适应调整刚度系数,实现人机柔顺协调。另外,在内环中设计了神经网络控制器,采用径向基神经网络,基于实时采集的机器人系统输入输出数据逼近控制器中未知非线性的机器人动力学模型,提高了系统跟踪精度。仿真结果验证了本文方法的有效性。     

基于线性时序逻辑的最优巡回路径规划

基于线性时序逻辑(Linear temporal logic, LTL)的路径规划方法中, 多点巡回路径规划问题尚无有效解决方案. 为了在道路网络中实现最优巡回监测, 提出了基于LTL的最优巡回路径规划方法. 首先, 将环境建模成一个切换系统, 用LTL语言描述包含多个巡回点和障碍物的任务需求; 接着, 利用循环移位法构建能够融合任务需求和环境模型的扩展乘机自动机, 以建立路径信息完整的网络拓扑; 最后, 采用基于迪科斯彻法的最优综合算法搜索扩展乘机自动机网络上的最优路径, 从而获得能够满足复杂任务需求的最优巡回路径. 仿真结果表明, 该方法能够有效实现最优巡回路径规划.     

一类时滞对象的PID控制器参数稳定域计算

针对任意阶时滞对象，通过求解控制参数的稳定边界线和判断边界线的哪侧具有更少的不稳定极点，给出一种确定PID控制器参数稳定域的准确计算方法．只要在所得到的稳定域中调节PID控制器参数，就能够保证闭环系统的稳定性，这不仅为时滞对象的PID控制器设计建立了基础，也为其在线调节提供了一条简单有效的途径．仿真实例验证了该方法的有效性，并表明该方法不仅适用于不稳定时滞对象而且也适用于非最小相位时滞对象．     

复杂相变热图序列相变线跟踪与应用

针对复杂相变热图序列相变线自动提取问题,提出一种基于帧间差分信息的C-V主动轮廓模型提取方法。首先建立一种基于结构特征的图像精确匹配指标,解决相变热图序列中部分帧的位置偏移问题;然后利用与模板图像的帧间差分及差分图像的对比度增强获取有效相变信息;最后在考虑帧间相变线关联性的基础上,提出一种融合形状先验特征的C-V主动轮廓模型相变线跟踪算法。实验结果表明,该算法解决了目前方法无法解决的序列图像中多相变线、拓扑变化等问题,能适应多种不同类型的模型实验物,且运算速度较经典C-V模型有很大提高。基于该算法开发的软件系统在实际中得到成功应用。     

嵌入式三轴运动控制系统的以太网通信实现

研究了嵌入式三轴运动控制系统的以太网通信问题;采用LM3S9B92微控制器设计主控制器和各轴电动机控制器,通过移植实时操作系统μC/OS-Ⅱ和TCP/IP协议栈LwIP,实现主控制器与各轴电机控制器之间的信息交互;按电动机控制数据传输紧急程度要求不同,在以太网MAC层之上建立调度表,优先传输紧急数据,提高三轴运动控制系统实时性;实验结果表明嵌入式三轴运动控制系统实现了以太网数据的无差错传输,并且在重载情况下时间延迟大约为系统改进前的72%,改进了系统的实时性。     

满足不同交互任务的人机共融系统设计

人与机器人共同协作的灵活生产模式已经成为工业成产的迫切需求, 因此, 近年来人机共融系统方面的研究受到了越来越多关注. 设计并实现了一种满足不同交互任务的人机共融系统, 人体动作的估计和机器人的交互控制是其中的关键技术. 首先, 提出了一种基于多相机和惯性测量单元信息融合的人体姿态解算方法, 通过构造优化问题, 融合多相机下的2D关节检测信息和所佩戴的惯性测量单元测量信息, 对人体运动学姿态进行优化估计, 改善了单一传感器下, 姿态信息不全面以及对噪声敏感的问题, 提升了姿态估计的准确度. 其次, 结合机器人的运动学特性和人机交互的特点, 设计了基于目标点跟踪和模型预测控制的机器人控制策略, 使得机器人能够通过调整控制参数, 适应动态的环境和不同的交互需求, 同时保证机器人和操作人员的安全. 最后, 进行了动作跟随、物品传递、主动避障等人机交互实验, 实验结果表明了所设计的机器人交互系统在人机共融环境下的有效性和可靠性.     

一种基于四叉树的改进的ORB特征提取算法

文中提出了一种基于四叉树的改进的ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)特征提取算法,它能够解决图像特征提取过程中特征点过于集中而导致的图像局部特征信息丢失的问题。首先,将图片构造成图像金字塔来解决尺度不变性问题;然后,在每一层金字塔图像上检测角点来提取特征点;接着,引入四叉树算法来 均匀化分布特征点并计算特征点的方向和描述子;最后,以华硕深度摄像头(Xtion PRO)为实验工具,在室内环境下提取周边特征点,并将提取效果与其他方法进行对比,实验证明了所提算法在图像特征均匀化处理方面的快速性以及准确性。     

半导体制冷冰箱的研究

主要介绍以半导体器件为制冷源的新型绿色食品冰箱.采用帕尔贴效应的制冷方法,使其具有换气、除臭、冷藏、冷冻、食品保鲜等多项功能.该冰箱无污染,制冷速度快,噪声低,具有潜在的市场开发前景.     

基于FreeRTOS的嵌入式智能骑行台

为了解决传统的非智能骑行台功能单一,不能与骑行台客户端进行数据交互,且阻力调节不均匀,骑行体验一般等问题,设计了基于FreeRTOS实时操作系统的嵌入式智能骑行台。骑行阻力的设计方案选用磁阻式,目的在于降低噪声,提高骑行体验。硬件电路方面根据系统的功能需要设计了主控模块、电源模块、速度测算模块以及磁阻控制模块。程序设计部分包括蓝牙通信、ANT+通信、速度计算、功率拟合、休眠与唤醒以及磁阻控制等功能程序。最后,制作实验装置对系统的无线通信功能、挡位控制功能、骑行台客户端适配功能等进行测试。实验结果表明,测试效果良好,系统具有较好的实时性和较高的可靠性,满足预设的功能需求。