煤矿井下移动机器人运动规划方法研究

针对现有煤矿井下移动机器人运动规划所生成的轨迹存在超调、碰撞、不连续、不光滑等问题,提出了一种由路径规划、轨迹生成、轨迹优化3个部分构成的煤矿井下移动机器人运动规划方法。路径规划采用基于图搜索的A*算法实现,通过开始搜索、路径排序、继续搜索3个步骤循环迭代,快速规划出一条可通行的全局路径作为轨迹生成的初值。轨迹生成通过构建基于Minimum Snap的目标函数,并施加等式约束来实现。轨迹优化则是在轨迹生成的基础上施加不等式约束来实现:通过调整时间分配和构建基于Corridor轨迹规划的不等式约束,解决基于Minimum Snap轨迹生成在求解过程中出现的超调现象,并对整段轨迹本身进行约束,避免发生碰撞;通过引入调和函数Bezier Curve,构建基于Bezier Curve的Minimum Snap的轨迹优化问题,使得轨迹高阶目标函数的求解变得简单高效,最终生成一条适用于煤矿井下移动机器人的能量损失最小、连续、光滑、无碰撞、可执行的运动轨迹。在Matlab仿真环境中设计了随机地图,生成了包含时间分配、位置规划、速度规划、加速度规划的最优轨迹规划结果。实验结果验证了该运动规划方法的正确性和有效性。     

机器人导航路径的动态分级蚁群算法规划策略

为了提高机器人工作路径质量并减少算法运行时间,提出了蜂巢栅格模型与动态分级蚁群算法结合的路径规划方法。建立了工作环境的蜂巢栅格环境模型,在转向角、避障路径比、路径质量等方面均优于传统方形栅格模型;将蜂群算法的分级思想引入到蚁群算法中,根据适应度将蚁群分为寻优蚁和侦查蚁两级;寻优蚁更加注重信息素的引导作用,利于算法收敛,侦查蚁更加注重启发信息的牵引作用,不断探索新的路径而增加路径多样性;提出了兼顾全局信息素更新和局部信息素更新的动态加权信息素更新方法。经仿真验证,动态分级蚁群算法在迭代过程中的路径多样性优于蚁群算法;将动态分级蚁群算法应用于路径规划,路径长度比蚁群算法降低了22.12%,平均运行时间减少了32.33%,充分证明了动态分级蚁群算法在路径规划中的有效性。     

美国国际棉花协会首次亮相第十八届上海国际非织造材料展览会

随着中国居民生活水平的提高,乐活、健康、环保的生活方式开始受到大众追捧。受此风潮影响,市场对一次性卫生及个人护理产品的需求持续增长,其中,以美国棉花为原料加工的产品因环保和高品质而备受青睐。作为美国棉花行业在全球进行市场推广的机构,美国国际棉花协会(Cotton Council International,简称“CCI”)深谙优质美国棉花非织造产品的市场潜力,首次亮相亚洲重要的非织造布展览会——第十八届上海国际非织造材料展览会(SINCE 2019),全方位展示了来自中国、日本和中国香港的美国棉花认证商开发的100%美国棉花制成的个人护理产品,包括各类面膜、棉巾和卸妆棉产品等。展会期间,前往CCI展台咨询洽谈的观众络绎不绝,美棉影响力可见一斑。     

一种基于最小二乘法的移动机器人拾取臂控制系统研究

设计了一种视觉移动机器人拾取机械臂的控制系统,采用ARM处理器为主控芯片,PCA9685为驱动模块。针对机械臂末端执行器的运动轨迹和取放位置的标定,提出了一种算法,根据占空比中的Di值与拾取位置xi之间的关系,建立了最小二乘法的曲线分段拟合方程,并设计了一组用于该系统的控制指令表,有效地解决了机械臂的运动控制。测试和实践表明,该方法抓取目标物的成功率可达100%。定位精度可控制在2~3 mm,适用于一般精度要求工作场合。     

室内环境下基于图像序列拓扑关系的移动机器人全局定位

针对室内环境结构相似的特点,提出一种基于图像序列拓扑关系的移动机器人全局定位算法.首先,提取图像的Gist描述子,并提出一种局部极值算法,将环境划分成若干组不同的图像序列.然后,使用ESN(echo state network)对每一组图像序列在时间上进行双序训练,提取鲁棒的图像序列特征,再利用空间上的双向匹配策略实现图像序列特征的匹配.最后,采用HMM(hidden Markov model)对图像序列间的拓扑关系进行建模,将移动机器人全局定位问题转化成有向无环图中最长路径求解问题,并通过实验对该图像序列划分和序列建模方法进行验证.与基于单帧图像匹配的算法、SeqSLAM算法以及Fast-SeqSLAM算法相比,该算法在室内走廊环境和办公环境中均可实现100%的定位.特别是在室内办公环境中,机器人仅需要运动0.80 m便可以对自身进行准确定位.实验结果表明,该算法具有较强的鲁棒性、较高的定位准确性和定位效率.     

分块大小对BCS框架下移动机器人图像重构影响

将分块压缩感知应用到移动机器人图像成像中时,图像分块的大小对图像重构有一定的影响。重点在基于BCS和SPL-DCT-DDDCWTT重构模型基础上,研究了分块大小对重构效果的影响。实验结果表明,随着分块增大,图像重构精度呈上升趋势,但重构时间都呈先下降后上升的趋势,综合分析,在分块大小为附近时,图像的重构效果达到最佳。     

全方位钻机钻孔姿态调节装置研究

通过对比与分析,提出了一种煤矿钻机用全方位钻孔姿态调节装置,并详细介绍了该装置的主要结构及工作原理。以某型钻机为例,对该装置的关键零部件进行了有限元分析及机构运动学分析和现场试验。试验结果表明:该装置能在液压阀的操纵下自动完成钻孔倾角、方位角及高度的调节,自动化程度高,满足现场使用要求。     

基于改进直接模糊自适应反馈控制的多移动机器人编队算法

针对多移动机器人控制系统适应性差、控制精度低的问题,提出一种改进直接模糊自适应反馈控制方法。利用模糊数学理论分别对机器人的理想输入状态量进行逼近,通过模糊逻辑推理得到输出反馈量并实时调整状态量,应用Lyapunov理论保证系统误差的收敛性和系统的稳定性,最后在Matla b中对所设计的WMR动力学和运动学相结合的控制系统进行仿真实验验证。结果表明在所设计的模糊控制器的作用下,实现了多个机器人的编队,并提高了运动系统的控制精度和响应速度。