Study of an object tracing system based on sonar vision for autonomous underwater vehicles

提出了一个新的水下声视觉图像预处理、分割和目标跟踪的处理系统框架.采用该系统框架,设计了一个基于前视声纳的智能水下机器人(AUV)声视觉目标探测跟踪系统,并描述了该系统的软、硬件体系结构.针对水下声视觉图像特点,分析了声纳图像的预处理方法,探讨了图像中特征信息的选取,构造了基于不变矩的仿射变换不变量,提出了基于组合特征的粒子权重分配方法,阐述了改进后的高斯粒子滤波( GPF)跟踪实现过程.海上实验验证了所提方法的有效性,证明所构建的探测跟踪系统具有较高的准确性和鲁棒性.     

智能水下机器人的路径规划方法

阐述了智能水下机器人的路径规划方法。首先介绍了自行研制的智能水下机器人的系统组成，然后讨论了其规划方法，并着重介绍了体现水下智能机器人自主能力的全局规划器和局部规划器。     

基于模型的水下机器人视觉悬停定位技术

根据7000米载人潜水器水下作业的需要和特点,提出了一种基于单目视觉位姿测量原理的水下机器人悬停定位方法,构建了包含水下目标识别与跟踪、三维位姿计算及水下机器人控制三项关键技术的水下演示实验系统。以自行研制的水下机器人控制系统实验研究平台为实验载体,以4个按正四面体分布的小球构成的合作目标为观察目标,在室内实验水池中实现了水下机器人悬停与定位演示实验。实验结果显示,系统能够弓I导机器人运动到指定位姿并实现稳定的悬停和定位。该项研究为基于模型的单目视觉三维位姿测量技术开辟了水下机器人应用新领域。     

无缆自治水下机器人运动控制技术研究

针对无缆自治水下机器人满足不同任务要求下的运动控制进行了研究。引入极大似然参数估计算法获取水下机器人水动力系数,并在此基础上搭建起6自由度运动仿真系统。通过改进传统水下机器人体系结构中的推力器布置方式、推力分配策略、运动控制方法和船位推算算法,使得无缆自治水下机器人的运动控制系统在保持原有精确定位功能的同时也能完成远距离高速航行等任务,从而解决了高速航行给无缆自治水下机器人带来的一系列问题。海上进行的速度控制、位置控制和长航程导航试验,验证了无缆自治水下机器人在所提出的运动控制系统控制下可以满足任务需求,具有一定的工程应用价值。     

机器人视觉搬运系统构建与软件开发

目的基于双目CCD相机、机器人、搬运手爪构建机器人视觉识别与搬运平台,引导机器人实现自动抓取。方法利用OPENCV库函数,由二次开发完成相机的标定,经图像采集、预处理,研究了立体匹配、边缘提取等算法,提取物体的轮廓特征点,并计算物体质心点的三维坐标,换算成机器人的关节转角信息,为机器人抓取提供视觉定位。结果基于VS2012开发平台,将视觉图像处理、机器人控制、数据传输集成于PC端,便于人机交互和软件集成,正交实验表明空间不同方向的定位误差在0.5～1.5 mm范围内。结论所提视觉引导方案能提高机器人动作的精确度,满足工业搬运要求。     

水下蛇形机器人的滑翔运动性能研究

结合水下滑翔机在海洋中的较强续航能力,以及蛇形机器人在水中的良好机动性能,研制了一种具有两者特性的新型水下滑翔蛇形机器人,它具有水下滑翔机续航时间长、航行距离远,以及水下蛇形机器人机动性强、运动灵活的运动特性。对该水下滑翔蛇形机器人的滑翔运动性能进行了试验研究。首先对水下滑翔蛇形机器人的运动原理及关节结构进行了设计分析,其次对机器人的硬件及控制系统进行了结构分析,而且根据动量定理和动量矩定理,对机器人的滑翔运动方程进行了推导,并化简到垂直平面。最后对平衡状态进行了仿真分析,对机器人的运动能力进行了试验验证。试验结果验证了水下滑翔蛇形机器人机构的有效性。     

基于BIM和机器视觉的钢结构智能焊接机器人系统分析

本文搭建了基于BIM和机器视觉的钢结构智能焊接机器人系统,通过方案设计、系统选型、安装调试、视觉算法优化、焊接工艺专家库搭建以及实际项目应用,结合钢结构的BIM信息和高精度机器视觉识别技术,实现了装配式钢结构梁柱端板、檩托板、加劲板等非标连接件的智能化自动焊接,以及免人工示教的快速高精度自动焊接。相较传统人工焊接,可降低50%以上人工成本、提升40%以上焊接效率,焊接质量和工厂环境得到大幅改善和优化。     

基于双目视觉的自主跟踪机器人

双目立体视觉过程与人类视觉的立体感知过程非常相似，直接模拟人类双眼处理景物的方式，由于具有极大的应用前景。本文就双目视觉的自主跟踪机器人设计分别提出了双目视觉系统的方案以及机械控制策略，对于实现软硬件系统设计具有一定的指导作用。     

水下滑翔蛇形机器人滑翔状态水动力参数计算及外形优化

针对水下滑翔机机动性能较差、运动式单一等问题,提出了一种新型水下滑翔蛇形机器人(UGSR)。该机器人结合了蛇形机器人机动性高、运动方式多样的特点,有效改善了水下滑翔机的不足。为获得水下滑翔蛇形机器人处于滑翔状态时的阻力、升力以及纵倾力矩,本文采用计算流体动力学方法,利用CFX软件对第二代新型的水下滑翔蛇形机器人的水动力参数进行了求解。针对机器人升阻比小,滑翔效率低的问题,本文对两种滑翔机的翼型进行分析,通过改变该机器人的头部、尾部的长度进行多组仿真实验,并将仿真实验结果进行有效对比得出最优结果,进一步提升了水下滑翔蛇形机器人滑翔性能。     

太阳能水下机器人光伏系统容量设计

本文以沈阳工业大学正在研制的太阳能水下机器人为对象设计搭载其上的光伏系统。主要是光伏系统的容量设计，包括对日照能量的分析及太阳能电池及蓄电池的选型。通过与国外相关研究参考对比，简要分析水下机器人搭载光伏系统的可行性和优越性。     

基于机器视觉的智能安全头盔的研究与实现

该文基于机器视觉的智能安全头盔,使用OpenCV计算机视觉库,采用混合高斯模型的方法,即在初始化每个像素点时采用邻域特性与中值滤波相结合的方法,用来获取更接近实际的初始背景。对采集到的图像数据进行图像识别,实现对图像的实时处理。     

用于水下微机器人驱动的智能执行材料的制备和驱动特性研究

智能材料具有感知和执行功能，近年来受到广泛研究。在微机器人领域智能材料作为微驱动器，有着广泛的应用前景。本实验制备了一种铁磁性智能执行材料．并研究了该材料在磁场下的形变特性。采用该材料作微执行器制作出了水下微机器人模型。实验表明，该模型在交变磁场的作用下．微执行器将做高频率划动．使水下微机器人模型能够在水中产生运动。这种外场驱动方法和材料在医学领域有着良好的应用前景。     

智能分拣机器人系统研究

传统的半自动化分拣系统已经无法满足供应链上下游端的极速和精准需求,智能分拣机器人随着大数据发展深入人心。文中提到一种基于惯导融合技术的新一代智能分拣机器人系统。通过对技术方式和产业化分析,从分拣机器人的运行环境和整体设计、惯导与视觉融合导航定位、机器人集群的行驶路径算法、改进的基于拍卖的多移动机器人集群任务分配机制和智能控制系统设计与开发几方面进行全方位阐述,研究其具有的市场价值和社会效益。     

基于多波束测深声呐的海底气体泄漏实时报警系统

随着人们对海底油气资源的开发,在海底铺设的管道越来越多,海底管道泄漏风险日益增加,亟需高效、实时的检测方法。文章利用自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)平台,搭载多波束测深声呐与基于VxWorks的嵌入式处理单元,设计了一套水下气体泄漏自动检测系统,将多波束测深声呐采集的水体图像数据传送给嵌入式处理单元,采用模板匹配方法对图像数据进行处理,完成对海底管道气体泄漏点的实时检测。湖试和海试都验证了该系统方案的有效性与先进性。     

基于局部特征组合的目标跟踪算法

为了克服目前大多数观测模型在小样本空间中鲁棒性不高的弱点,文中在粒子滤波框架下提出基于局部特征组合的粒子滤波视频跟踪算法。局部特征能更有效描述目标模板细节信息,可降低特征匹配中目标形变、光照变化和部分遮挡的影响。该方法借鉴混合高斯模型思想,采用多模式描述有效局部观测信息,这种融合策略更加准确可靠,能够较好地通过最新观测减轻了粒子退化现象,从而提高目标跟踪效率。小样本空间一定程度上降低了粒子数量和计算代价。实验结果表明该算法相比单一特征或一般多特征融合跟踪算法具有优越性,并能实现复杂场景下的目标跟踪。     

基于视觉显著性的灰色粒子滤波跟踪方法

针对传统的粒子滤波算法在目标运动状态突然改变时(如突然加速、减速或者转弯等)容易发生目标丢失的问题,提出了一种基于视觉显著性的灰色粒子滤波跟踪算法。该算法根据灰度预测模型来预测产生建议分布,实现对粒子的繁殖和传播,同时根据调节因子的优化计算,对灰度预测模型的待定系数进行自适应调节,并通过局部显著性检测对低相似度粒子进行快速筛除提高跟踪精度和计算效率。实验结果表明,该跟踪算法能够有效提升粒子滤波的目标跟踪能力。     

一种高性能低功耗的移动机器人视觉处理系统

针对传统的由图像采集卡和主控计算机构成的移动机器人视觉系统中存在的计算速度和功耗瓶颈问题,设计了一种基于数字信号处理器(DSP)和场可编程逻辑器件(FPGA)的智能图像采集卡和基于该智能图像采集卡的机器人视觉系统.该智能图像采集卡可以在完成图像采集工作的同时,通过FPGA和DSP高速处理图像数据,实时完成多种低层图像处理功能,在很大程度上减轻上位机的计算负担,使得在高性能机器人控制与传感系统中采用较低性能的上位机成为可能.实验结果表明,这种机器人视觉系统能够很好地满足移动机器人对运算速度和功耗的要求.     

基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计

目的为了提高码垛机器人对码放物品的自我分辨能力,提高码放效率,提出一种基于机器视觉检测的包装码垛机器人控制系统。方法首先分析机器视觉码垛机器人工作过程,基于工业控制计算机和图像采集卡设计码垛机器人控制系统,提出控制系统的硬件设计和软件设计。同时对机器视觉采集到的图像进行滤波、分割等图像处理,以提高机器人的视觉检测效率。结果实验结果表明,机器视觉码垛机器人的漏抓率为0,误抓率小于0.5%。结论该控制系统有效解决了规则物品的分类码放,实现了高效的物品码放。     

机器人焊接智能技术研究

现今机器人自动焊越来越多地受到相关企业的重视，已逐渐成为焊接行业的发展方向，受到企业的青睐。应用焊接机器人技术是焊接领域的革命性进步，它突破了焊接刚性自动化传统方式，开拓了一种柔性自动化新方式。本文主要介绍了机器人焊接智能化技术的总体构成，并对其关键技术—焊接机器人传感技术做了重点研究。     

有缆遥控水下机器人在水利水电工程领域的应用现状与发展前景

在简要介绍常见水下机器人的分类及其应用特点的基础上,着重阐述了有缆遥控水下机器人(ROV)在我国水电水利工程领域的典型应用场景,如水库大坝闸门的水下检测与清理、消力池的水下检测、水库大坝坝体的检测,深入剖析其强项优势与短板弱项.结合现实需求与技术发展,描绘了有缆遥控水下机器人在高度智能化、自动化的水下操作,高效率、高精...