巡检机器人自主充电对接控制方法

为保证轮臂复合式巡检机器人与太阳能充电基站充电座能准确和可靠自主充电对接,提出一种基于位置关系粗定位、视觉伺服精定位、以及压力传感器接合反馈的自主充电对接控制方法.通过感知机器人所处地线坡度信息,将安装在机器人压紧机构的充电插头运动至安装在悬垂C型挂板底端中心部位的充电座附近;根据图像空间充电座中心棱边与成像区域中心线距离来表征图像特征的变化,设计充电精定位伺服控制律,采用变论域模糊控制方法进行精确定位控制;依据贴合在正负电极片下压力应变片传感器信号变化反馈对接状态.模拟线路和实际线路的试验运行结果表明,该方法具有准确、可靠、效率高的特点,能够满足自主充电对接的任务要求.     

家庭陪护机器人自主充电系统研究与设计

针对家庭陪护机器人电池容量有限,工作环不连续的问题,设计一种基于机器人操作系统(robot operating system, ROS)的家庭陪护机器人自主充电分级对接系统。采用卡尔曼滤波算法将编码器数据和惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)数据进行融合,同时结合激光雷达数据并基于Rao-Blackwellized粒子滤波即时定位与构图(simultaneous localization and mapping, SLAM)算法构建环境二维栅格地图;采用A^*算法和动态窗口(dynamic window approach, DWA)算法进行全局路径规划和局部路径规划,使机器人行驶至充电站附近或所在房间;采用基于双重优先级的红外导航对接算法引导机器人驶向充电站,完成与充电站的精确对接。试验结果表明,该系统有效地解决了传统方法中充电距离有限的问题,并且具有较高的对接效率、成功率、准确度和环境普适性,完全满足家庭陪护机器人的充电需求,具有较好的应用价值。     

家庭服务机器人智能空间技术研究与进展

智能空间技术是一个刚刚兴起的前沿课题．应用于家庭服务机器人的智能空间技术，就是把感知器件、执行器件分布地安装在空间中相应的位置，实现对空间内部人和物的全面感知，从而通过执行器实现相应的服务任务；同时能够为机器人提供更加完备的环境信息，使得机器人本身可以降低对于本体携带感知器件的要求，能够“轻装上阵”，在未知或半未知的动态环境中实现更加快捷、准确、稳定的家庭服务工作．系统总结了智能空间技术的发展现状，并详细介绍了应用于家庭服务机器人的智能空间的构成、特点及其主要研究内容，对其所涉及的相关技术进行了介绍，最后给出了家庭服务机器人智能空间技术研究的新方向．     

家庭服务机器人智能空间技术研究与进展

智能空间技术是一个刚刚兴起的前沿课题.应用于家庭服务机器人的智能空间技术,就是把感知器件、执行器件分布地安装在空间中相应的位置,实现对空间内部人和物的全面感知,从而通过执行器实现相应的服务任务;同时能够为机器人提供更加完备的环境信息,使得机器人本身可以降低对于本体携带感知器件的要求,能够“轻装上阵”,在未知或半未知的动态环境中实现更加快捷、准确、稳定的家庭服务工作.系统总结了智能空间技术的发展现状,并详细介绍了应用于家庭服务机器人的智能空间的构成、特点及其主要研究内容,对其所涉及的相关技术进行了介绍,最后给出了家庭服务机器人智能空间技术研究的新方向.     

多航天器部署问题中的自主导航方法研究

以恒星和地球方位矢量夹角作为观测量,用迭代最小二乘法为滤波算法来确定历元时刻的状态,并以预报方式实现自主导航的方法研究多航天器部署问题中被动段导航问题.通过数学仿真,分析比较了采样周期、采样弧长、敏感器精度、恒星方位等因素对于定位精度的影响,总结了其变化规律,并给出了安装因素对于导航精度的影响.与测量因素相对比,结果表明前者对导航精度的影响更大.     

全自主足球机器人快速目标识别与定位方法

为使机器人视觉系统能够快速、稳定地进行目标识别和定位，采用多阚值粗分割和区域细分割相结合的彩色图像分割算法，以提高特征提取的鲁棒性．在基于区域分割的算法中采用快速游程连通性分析算法，保证了目标识别的实时性．对已识别的目标，利用摄像机针孔模型完成单眼的实时定位．该系统能满足全自主足球机器人对目标识别与定位实时性和鲁棒性的要求，已成功地应用于HIT-Ⅱ型自主足球机器人中．     

高压多分裂输电线路自主巡检机器人及其应用

介绍了一种沿(超)高压多分裂输电线路行驶的自主巡检机器人,包括自主巡检机器人本体、地面基站、巡检后台管理系统.机器人机械结构的设计针对多分裂线路特色的障碍物如均压环、间隔棒的结构特点以及线路受到多种作用力后复杂变形的几何特点完成,使得机器人能顺利通过各种障碍物,完成线路的全程自主巡检.通过介绍本系统的关键技术:移动机器人机构、控制系统设计、基于电磁导航与机器视觉的自主巡检系统,给出自主巡检机器人的一个典型实例.不同环境下的现场运行试验表明,该巡检机器人系统正确、实用.     

一种多地球物理特征匹配自主导航方法

针对地球物理场具有多个特征和匹配可操作性较强的特点,文中提出了一种多地球物理特征匹配的自主导航方法,研究了导航方法的实现方式和对应的匹配算法。导航方法通过同步测量航迹上的地磁场的多个特征和重力梯度,采用固定点数的滑动窗口构造测量序列后与基准图匹配,最后对匹配结果做融合,得到实时位置信息。匹配算法设计了基于"初始位置+初速度+加速度"实值编码的遗传算法作为搜索策略,采用平均平方差准则(MSD)作为每个特征的匹配相似性度量,并使用加权最大值原则融合所有特征的相似性度量。最后由仿真算例验证了方法的可行性,表明了导航方法具有良好的匹配精度,可用于低空、低速运动载体的导航。     

一种多机器人编队协同定位的方法

针对多机器人编队导航,提出了一种协同定位的方法.一个主机器人带领其他成员机器人,主机器人配备视觉传感器及激光扫描仪,成员机器人通过融合内部传感器数据进行自身定位.主机器人利用双目视觉进行目标检测,确定目标方位及距离信息,并利用激光扫描仪结合视觉获取的方位信息得到成员机器人位置及航向.基于联邦滤波算法提出了一种联合滤波模型,融合多传感器信息得到精确定位.1个Pioneer 3-AT和3个AmigoBot机器人编队的协同定位实验表明:该方法可行,误差范围小,满足实际应用的精度要求.     

分体式飞行汽车全自主对接导引系统设计与验证

研究针对分体式飞行汽车全自主对接导引系统的流程架构、软硬件系统、核心算法以及验证.根据导引方式的过渡,采用远程、中程、近程多段融合导引.针对YOLOv4-tiny实际使用中的误检、漏检情况,使用点密度聚类和核相关滤波算法提供光顺的融合信息.提出修正因子方法以实现近程导引阶段AprilTag测量数据的融合修正,通过姿态补偿算法解决相机与无人机固连的相机姿态问题.引入暗光图像增强算法,将引入算法与视觉导引算法结合,以满足低照度环境下的对接导引需求.搭建仿真平台和工程应用平台,逐步对发展的流程、系统架构以及算法进行验证.试验结果表明,工程应用飞行平台可以导引安全、平稳且精准的降落任务,在圆锥形对接机构中的容许误差为6 cm、角度误差为5°.该结果证明提出的全自主对接导引技术精度良好且具有可靠性.     

自主移动服务机器人的研究现状浅析

介绍了近年来国内外移动式服务机器人的发展现状,对自主移动服务机器人动态环境建模与定位技术、路径规划与导航技术、人机交互技术等关键技术做了浅析,并对目前存在的问题和以后主要的研究方向进行了探讨.     

基于优化RTAB-Map的室内巡检机器人视觉导航方法

巡检机器人对室内场景进行自主导航监测时,采用视觉同时定位与地图构建（simultaneous localization and mapping,SLAM）方法构建的三维深度地图存在实时性不高、定位精度下降的问题。对此,提出了一种基于RGB-D相机和优化RTAB-Map(real time appearance based mapping)算法的巡检机器人视觉导航方法。首先,通过重新配置RTAB-Map点云更新频率,实现算法优化,构建稠密的点云地图后;采用启发式A*算法、动态窗口法（dynamic window approach,DWA）分别制定全局与局部巡检路径,通过自适应蒙特卡罗定位（adaptive Monte Carlo localization,AMCL）方法更新机器人的实时位姿信息,再将搭建好的实体巡检机器人在软件、硬件平台上完成视觉导航测试实验。结果表明：优化后的RTAB-Map算法运行时的内存占比稍有增加,但获得与真实环境一致性更高的三维深度地图,在一定程度上提高视觉导航的准确性与实用性。     

基于遗传算法的自主机器人避障方法研究

在阐述了用势场法实现路径规划的基础上,针对全自主机器人的特点,提出了基于遗传算法的全自主机器人避障方法、通过实验表明,该方法的实时性好,避障速度可以满足系统的实时性需要,并且具有较高的可靠性、     

基于遗传算法的自主机器人避障方法研究

在阐述了用势场法实现路径规划的基础上,针对全自主机器人的特点,提出了基于遗传算法的全自主机器人避障方法.通过实验表明,该方法的实时性好,避障速度可以满足系统的实时性需要,并且具有较高的可靠性.     

航空阀控式免维护铅酸蓄电池的充电方法研究

简要分析了阀控式免维护铅酸蓄电池的特点,探讨了现行充电方法的优点和缺点,提出了阀控式免维护铅酸蓄电池在没有恒压充电机的情况下,应采用多阶段恒流充电的方法来延长蓄电池的寿命。     

LINS-GNSS:滤波与优化耦合的GNSS/INS/LiDAR巡检机器人定位方法

为了能够更加灵活地执行变电站巡检任务,非固定线路的机器人巡检技术越来越受到关注.如何在复杂的变电站环境中实现高精度的定位是机器人在变电站执行巡检任务时需要解决的核心问题.单一传感器难以满足变电站可靠定位的要求,因此,本文设计了多传感器融合的LINS-GNSS定位方法.其前端基于迭代误差状态卡尔曼滤波框架将激光雷达和惯性导航进行紧耦合,在每次迭代中生成新的特征对应关系递归地校正估计状态.后端使用因子图优化的方法将卫星导航的定位结果与LINS后端输出的定位结果松耦合.优化过程中先将局部坐标系与全局坐标系对齐,再将卫星导航的位置约束作为先验边添加到后端的因子图中,最后将定位结果在全局坐标系下输出.为了评估LINS-GNSS系统在变电站环境中的性能,本文在实际变电站中进行了测试.实验结果表明,LINS-GNSS系统在变电站环境中可以达到优于0.5 m的定位精度,且比现有最佳算法LIO-SAM定位精度更高.     

浅析深海自主机器人(AUV)的自主导航问题研究——变学习率在线优化算法

深海自主机器人(AUV)作为水下探测的主要工具,在海底地形地貌探测、海洋工程建设、海洋资源开发、海洋科学探索以及维护国家海洋权益等诸多方面发挥极其重要的作用。然而,目前水下高精度自主导航定位仍是我国的技术薄弱环节,与发达国家相比还存在较大差距。在深海复杂环境下,由于海底地形多变,平坦区域与剧烈变化区域并存,而且恶劣环境随处可见,使得AUV的精确自主导航定位存在诸多困难,严重阻碍了AUV的广泛应用,成为亟待解决的问题。因此,采用新思路、运用新方法研究复杂海洋环境下AUV同时定位与地图创建方法,对于实现AUV在复杂海洋环境下的自主探测,提高自主能力具有重要的意义。本文将重点研究AUV同时定位与地图创建方法,解决未知环境下AUV自主导航问题。     

基于Kinect传感器的机器人室内环境检测方法

针对移动机器人室内环境检测问题,提出了一种基于Kinect传感器的目标物体检测方法.利用Kinect传感器采集的视频图像和深度数据来实现对机器人工作环境中已知特征目标物体和完全未知目标物体的检测及定位.对于已知特征目标通过颜色特征分析来完成检测,而对于完全未知的物体则通过深度地面消除算法和提取深度图像的轮廓来进行检测.利用传感器成像模型对检测出的目标区域进行三维空间定位,从而获取目标物相对于机器人的空间位置信息.基于移动机器人平台进行实验,结果表明,该方法能够有效地实现室内环境信息的检测及定位.     

单兵定位导航系统数据融合方法研究

研究单兵定位导航系统的GPS导航信息与航位推算信息的数据融合方法,采用卡尔曼滤波技术设计了联合卡尔曼滤波器,给出联合滤波算法并仿真.该滤波器具有较高的系统容错性能,数据计算量小,但局部估计精度为常规水平.