线控四轮转向汽车自主代客泊车路径规划

针对线控四轮转向汽车自主代客泊车路径规划问题,提出了一种对动态障碍物具有自适应能力的自主代客泊车路径规划方法.首先,采用栅格地图描述停车场环境信息,将连续状态空间中的自主代客泊车路径规划问题转化为离散状态空间中的自主代客泊车路径规划问题,并采用各向同性的圆形结构元素对栅格地图进行膨胀处理,使规划的自主代客泊车路径与障碍...     

基于hp自适应伪谱法的自主泊车路径规划

针对自主泊车路径规划最优控制问题求解收敛速率慢的问题,提出基于hp自适应高斯伪谱法的自主泊车路径规划方法。首先建立车辆运动学模型,并考虑自主泊车过程中避障约束和边界约束,再以泊车时间最短为性能目标函数,将自主泊车路径规划问题转化为最优控制问题。采用高斯伪谱法对最优控制问题进行离散化处理并采用序列二次规划进行求解,在求解过程中通过动态调整网格区间个数和多项式阶数实现提高求解收敛速率。根据实际场景选取4种工况并进行路径规划仿真,并将3种伪谱法进行对比分析,仿真结果表明hp自适应高斯伪谱法能够提升自主泊车路径规划最优控制问题求解收敛速率,同时该算法可以实现在狭窄泊车位内的泊车路径规划,通过实车试验验证提出的方法获得的自主泊车路径的有效性。     

基于信息融合的自动泊车系统车位智能识别

针对自动泊车系统对不同类型停车位进行识别的要求,提出一种基于距离和视觉信息融合的停车位智能识别方法。建立了根据超声波传感器、视觉信息传感器、里程计信息来辨识停车位两侧车辆姿态和车位参数的模型,根据Mamdani模糊推理计算输出相应的泊车车位识别结果。利用Matlab/Simulink搭建车位自动辨识以及相应的泊车路径仿真模型,针对五个典型的停车位场景进行了仿真分析,仿真结果验证了车位智能识别和泊车路径规划方案的合理性和有效性。将自主开发的自动泊车系统搭载于某轿车进行试验,试验结果表明,该泊车系统对规则和不规则车位的自动识别正确率为88%~98%,平均值为92.8%,从而验证了车位智能识别方法的良好效果。     

基于混合A星的停车场内巡航分层运动规划方法

自动驾驶汽车作为智能交通系统的重要组成部分,越来越受到研究者的重视。自动代客泊车技术(Auto valet parking)是高级别自动驾驶不可缺少的部分。代客泊车应用于非结构化环境,这使得研究者需要设计有别于结构化场景的规划算法来应对非结构化环境的各种挑战,例如,道路线的缺失、周车预测的不确定性。考虑代客泊车的环境特点,提出基于改进混合A^*算法和时间弹性带算法的分层运动规划方法。通过修改碰撞检测过程,使得混合A^*算法可以实现交互行为。通过引入地图参考线代价,加快混合A^*算法搜索效率。改进后的混合A^*算法可以针对非结构化环境生成合理有效的初值轨迹。采用的时间弹性带算法执行效率高,有效解决了车辆运动学和障碍物约束问题,可以快速应对环境变化。在中国苏州的地下停车场开展实车试验。试验结果表明,提出的算法能够有效地解决常规场景下的车辆横向运动规划问题。     

结构化道路下智能汽车自主换道轨迹规划研究

自主换道系统是智能汽车关键技术之一。针对自主换道系统的轨迹规划,提出基于路径-速度分解的分层换道轨迹规划方法。在路径规划层,基于改进二维正态分布函数建立道路、固定障碍物、周围车辆势场并生成环境总势场,采用五次多项式曲线构建换道路径簇,并基于环境总势场确定车辆的最优换道路径;在速度规划层,考虑换道效率、平顺性、安全性、动力学响应、换道时间窗、路径约束等多重影响因素,提出基于凸优化的速度规划方法并对方法有效性进行验证;最后,建立Prescan-Simulink联合仿真环境,在不同场景下对所提出的轨迹规划方法进行仿真验证。结果表明,该方法能够有效处理换道过程中的复杂约束,保证换道过程的安全性、舒适性与换道效率。     

基于多视觉传感器的泊车辅助系统设计

本文设计了一种基于多视觉传感器的泊车辅助系统。在车位检测与识别过程分析的基础上,对多视觉传感器泊车技术进行了深入的研究并完成了相应的算法设计。设计的泊车辅助系统架构,在某型SUV车辆上进行了实车改装和传感器标定。通过水平泊车和垂直泊车测试,对该系统进行了功能验证,测试结果表明多视觉传感器泊车辅助系统极大拓展了传统基于超声波雷达方法的应用场景,具有很好的应用前景。     

全自动泊车系统路径规划与非时间系滑模跟踪

为了提高全自动泊车系统的路径规划质量和跟踪精度,提出了微分平坦路径规划方法和非时间参考滑模的跟踪控制方法。分析了微分平坦系统原理,确定了车辆运动学模型的平坦输出,基于平坦输出量规划了泊车路径。分析了随时间单调递增的非时间参考量,建立了在非时间参考系下的路径跟踪误差模型;在非时间参考系下设计了滑模面和控制律,并证明了Lyapunov意义下的稳定性。经仿真验证可以看出,基于微分平坦原理可以规划出一条最优的泊车路径;同时使用PID控制器和非时间参考滑模控制器对泊车路径进行跟踪,PID控制器的最大纵向误差是滑模控制器的3.57倍,最大方位角误差是滑模控制器的1.67倍,证明了非时间滑模控制器对泊车路径具有更高的跟踪精度。     

博世携手阿里云,推进自动代客泊车技术在华落地

正在2018杭州云栖大会上,博世和阿里巴巴正式宣布签署战略合作谅解备忘录,双方将致力于推动基于智能基础设施的自动代客泊车技术在中国落地。这项技术由云平台上的软件系统提供支持,将在不久的未来提供全自动的代客泊车服务。自动代客泊车技术可让车辆在没有驾驶员的情况下实现自动泊车,为迈向未来智能交通又踏出了坚实的一步。利用这项全新的技术,驾驶员在停车场入口下车,只需通过智能手机下达指令,车辆就可以自动停到指定地点,并且不需要驾驶员监控。此外,这项技     

基于自抗扰控制的自动泊车路径跟踪

建立了基于电动助力转向系统的自动泊车系统动力学模型,考虑汽车动力学约束及泊车防碰撞约束,基于两段弧规划路径,使用反正切函数来拟合路径;应用非时间参考的路径跟踪控制策略生成目标转角,采用自抗扰控制（ADRC）方法进行转角跟踪,并通过硬件在环试验进行验证。结果表明,反正切函数拟合的路径曲率连续无突变,非时间参考的路径跟踪效果较好;所提出的ADRC转角跟踪算法比PID控制具有更高的泊车精度和响应速度。     

自动垂直泊车控制算法研究

在无人驾驶快速发展的当下,高级辅助驾驶系统(ADAS)作为无人驾驶的基础,需要逐渐完善以保证驾驶员在行车过程中的安全.在泊车过程中,驾驶员会被障碍物遮挡视线,同时会因为紧张引起不必要的交通事故,对经验欠缺的驾驶员会增加一定难度.研究了自动垂直泊车的路径规划问题,在Matlab中构建了汽车运动模型、泊车位模型、模糊逻辑控制器,针对垂直泊车路径规划问题,参考驾驶员经验,提出了一种基于模糊控制的垂直泊车三段式路径规划方法.仿真结果验证了此算法可以使车辆能够较高质量完成泊车过程.     

基于角度分割的截面线数据匹配点对建立算法

研究了从截面线数据到B样条曲面拟合的过程中,建立最佳匹配数据点对的问题。提出了一种基于角度分割建立截面线数据匹配点对的算法,该算法利用各层截面线的公共几何中心,计算各点到中心的斜率,再利用基于斜率的插值获取给定角度在原参数曲线上的参数值。最后运用德布尔点的递推公式得到参数对应的坐标。当处理完所有的截面线数据,就得到了一组采样个数统一的匹配点对。该算法在进行截面线数据重采样的同时就完成了对数据点的对正处理,不仅适用于对凸轮廓的处理,而且也能处理层间形状变化较大的截面线数据。     

平面四杆机构连杆曲线生成系统的研制

平面四杆机构连杆曲线生成系统在AutoCAD 2000平台基础上，用ObjectARX 2000、Visual C 6．0开发而成。任意输入机构的若干参数，然后拖动鼠标，在屏幕上自动生成连杆曲线。其交互性、修改性、实时性、参数化性能较好。     

连续体结构综合优化设计

以连续体为对象的优化解法所求得的优化结果,经常只是反映最佳传力途径的具有锯齿状边界的某个区域。基于此,将拓扑优化、形状优化、有限元分析和计算机辅助几何设计有机地集成在一起,提出一种基于隐含边界描述的水平集连续体结构拓扑和形状渐进综合优化设计方法,将形状导数与拉格朗日乘子法引入到优化敏度分析中,控制水平集函数的动态运动,从而间接地实现结构边界的动态演化;用B样条曲线曲面逼近拓扑优化后的结构体边界,将前一优化过程所得到的反映传力途径的概念解上升为具有光顺边界,并被参数化了的物理解;在形状优化中,设计变量定义为B样条曲线或曲面的控制顶点的运动,建立边界节点移动速度场计算方法和边界形状调整方法,寻求较快的搜索方向,以合理速度分布,使结构变为最佳。通过一个典型算例证明所研究方法的有效性。     

基于矩阵算式和蚁群算法的元功能链设计方案优化方法*

为解决矩阵算式求解元功能链设计方案过程中缺乏优化工具的问题,提出了一种矩阵算式结合蚁群算法的优化方法。分析了相似性理论,用相似度和广义距离表征两个相邻元件的兼容性;定义了相似度矩阵,并使之与设计方案矩阵关联计算,获得了蕴含元件相似度信息的设计方案矩阵;定义了设计方案的评价模型和基于蚁群算法的优化模型,给出了评价参数、权重以及评价值的计算方法;以元件的评价得分作为信息素,以广义距离作为相邻节点路径的长度,构建了信息素矩阵和概率矩阵;将方案求解问题转化为组合优化的最优路径问题,用蚁群算法直接优化蕴含在设计方案矩阵中的方案,得到了同时满足结构需求、功能需求、评价需求的设计方案。通过某三轴伺服传送机构设计方案优化的实例,验证了方法的有效性。     

Capturing the tacit knowledge of the skilled operator to program tool paths and tool orientations for robot belt grinding

This paper describes a novel methodology for generating grinding tool paths, orientations and grinding parameters based on the captured trajectories of a surface finishing tool operated by the skilled operator. First, a variable frame size moving window principal component analysis is performed on the trajectories. Next, features such as the amplitude, speed of the tool centre point, direction of travel, average position, contact force and orientation of the grinder are calculated. Kernel k-means clustering is applied to the trajectory’s feature vectors for segmentation into the tool path primitives. The robotic tool path primitives would be ordered similar to the manual tool path primitives in the grinding strategy. The robotic tool path primitives are then generated based on the boundaries of the manual tool path primitive in a computer-aided manufacturing software. Anchor points are selected from the corners and at intermediate sections along the robotic tool path to inherit the orientations of the manual tool path. Using the inherited skilled operator tool orientations, spherical linear interpolation and spherical spline quaternion interpolation are used to interpolate the orientations for the robotic tool path points along the cross curves, followed by the flow curves, respectively. A finite element model of the belt grinding process is also introduced to quantify the effect of the contact wheel serrations on the material removal rate. This is to account for the difference in contact wheel design between the handheld and robotic grinding tool. The programmed robotic tool paths generated from the trajectories captured from a skilled operator were proven to be able to grind the workpiece to the desired profile within the desired tolerance in a pre-production environment.     

Tool-Path Generation for Fractal Curve Making

Many fractal generation methods have been developed and used to create an image of a natural scene. Nonlinear dynamic systems employ fractal theory for population growth. Fractals have also been used to model chaotic problems. In numerical control (NC) machining, fractal curves have been used in tool-path generation. Although the visualisation of fractal geometry has been successfully demonstrated by computer graphics, a manufacturing method for physical fractal objects is not available. Moreover, contemporary computer-aided design (CAD) systems consider only Euclidean geometry and none of them addresses fractal geometry. Fractal curves have been used in tool-path planning for Euclidean objects, but there is no report on rapid prototyping (RP) of objects defined in fractal geometry. In the paper, a new data structure, called the radial–annular tree (RAT) structure, is proposed and implemented to bridge the gaps between CAD, RP, and fractal geometry. A typical fractal curve, the Koch snowflake curve, will be examined in detail. Based on the RAT representation, higher-level fractal curves can be generated more efficiently, and repeated information can be represented concisely. Traversal algorithms are also devised to generate a maximally connected tool path directly. The tool path can then be used to generate a physical fractal curve without any additional conversion.     

齿轮五杆机构轨迹曲线生成系统的研制

借助于计算机辅助设计的方法,研制了齿轮五杆机构的轨迹曲线生成系统。该系统可以研究齿轮五杆机构中各个参数对轨迹曲线的影响,并能以动画客观地显示出机构中各构件的速度、加速度等的变化情况,为齿轮五杆机构的轨迹综合提供了可参考的依据。     

基于填充曲线刀具路径的数控铣削过程物理仿真

研究了采用一类填充曲线刀具路径进行数控铣削加工时,铣削过程的动态特性,推导了带有一般意义的瞬时名义铣削厚度算式,并通过数字物理仿真,探讨了填充曲线刀具路径对铣削过程颤振的抑制作用,结果表明,提出的截法线法能有效地解决数控铣削过程瞬时名义铣削厚度的计算问题,同时对不同刀具路径的铣削过程动态特性仿真结果表明,Hilbert填充曲线刀具路径能有效地抑制铣削过程再生颤振的发生与发展,对提高机械零部件加工效率和加工表面质量有重要作用。     

分形流道设计及几何参数对滴头水力性能的影响

在迷宫流道设计中引入分形理论,借助分形理论描述复杂现象的能力来构造不同复杂程度的分形体,利用分形曲线构造比欧氏几何更为复杂的流道边界。试验结果表明分形流道较迷宫式流道更能降低滴头的流态指数。采用通径分析结果表明,流道横断面面积、流道长度是影响滴头流量系数的主要因素,而其他因素影响较小;利用支持矢量机(Support vector machine, SVM)回归分析建立的流量系数与流道面积、长度的关系模型达极显著相关水平。分形流道的流态指数与流道几何参数变化不敏感,真正实现了全紊流滴头的设计,为滴头流道设计提供了一种新的思路与方法。     

基于BFD的OBS链路快速故障检测方案

目的：光突发交换（OBS）网络是一种实现全光因特网的富有前景的技术方案。由于OBS网络通常采用单向资源预留机制,一般的链路故障检测方法难以在OBS网络中使用,因此必须设计符合OBS数据传输机制的链路故障检测方案。方法：将双向转发检测（BFD）协议应用于OBS的故障检测机制中,并根据实际网络需要设定BFD报文的发送周期与检测时间,从而满足OBS网络快速故障检测的要求。以NSFNET为仿真网络,实现了业务流量发生器与节点故障发生器,对BFD在单链路场景与网络场景下的链路故障检测性能进行了仿真。结果：仿真结果表示：在单链路场景下,OBS网络平均丢包率小于0.001;在网络场景中,由于存在资源冲突、固定偏置时间等OBS网络自身的因素,OBS网络平均丢包率接近0.1。结论：因此,BFD是一种适合OBS网络的快速的链路故障检测协议。