光学定位机器人微创手术系统视觉伺服控制

为满足机器人辅助微创手术系统手术中轨迹跟踪和绝对定位的高精度要求,为其研制了一个基于光学定位的视觉伺服系统.该系统采用光学跟踪定位手段,实时测量机器人末端位姿并反馈,在光学测量空间实现全局闭环的位姿校正控制,使影响机器人轨迹跟踪和定位精度的主要误差因素得到有效校正,从而保证了机器人跟踪和定位的高精确度.分析了系统的组成和工作原理,提出一种笛卡儿空间位姿校正和关节空间速度控制综合的轨迹跟踪控制方法,仿真结果验证了该方法的有效性.     

一种基于全维视觉与前向单目视觉的目标定位算法

在机器人足球中,机器人周围的环境信息被颜色特殊化。在对基于颜色阈值分割的分析基础上,针对不同光线的情况下提出了改进的颜色阈值分割法,实现了全维视觉和前向单目视觉对场上不同颜色目标的识别。在此基础上实现了前项单目视觉和全维视觉的目标定位,利用Kalman滤波算法,实现二者的信息融合,从而实现更准确的目标定位信息。实验结果表明基于此算法可以弥补中远距离的目标信息的准确度,证明本算法是可行且有效的。     

改进最小二乘法双目视觉位姿测量技术研究与测试

由于工件表面油污、光照等因素干扰导致工件图像提取的特征点偏离实际位置,对工业机器人的抓取定位带来较大误差。该文以视觉引导工业机器人抓取气缸盖为应用对象,对双目视觉高准确度位姿测量技术进行分析。首先探讨特定条件下的双目视觉定位引导机器人技术以及粗差点产生原因与解决方法情况;其次介绍视觉系统视觉坐标系和目标坐标系,然后在位姿测量数学模型的基础上提出改进最小二乘法的准确计算方法,并搭建双目视觉引导的工业机器人抓取气缸盖系统进行测试分析。测试表明:改进最小二乘法的位姿计算方法可实现双目视觉对目标物的全自由度位姿测量,满足工业机器人高准确度抓取操作。     

激光制导测量机器人定位算法研究

对激光制导测量机器人的定位理论进行了研究,分析了光电编码器测距原理,提出了基于此原理的激光制导测量机器人定位方法;研究了机器人的直线运动和圆弧运动定位算法;给定机器人的初始位姿,推导出了下一时刻的位姿,并实时反馈给控制系统,控制机器人准确定位;研制了激光制导测量机器人试验样机,能够实现在被测工件CAD模型的控制下,自动完成对工件的高精度测量.实验结果显示本定位算法理论是正确有效的.     

基于视觉临场感的机器人遥操作系统

介绍了基于视觉临场感的机器人遥操作系统。该系统有机地把视觉临场感技术和机器人遥操作技术结合在一起,显著地提高了遥操作系统的性能。系统自主研制了视觉临场感系统,在普通的微机上实现了时分多路的立体视觉系统。自主研制了ＰＳＤ实时测量和位姿解算系统,实现了操作者的手部位姿的实时测量。深入地研究了机器人实时跟踪控制的算法,并在原有ＰＵＭＡ５６０机器人的基础上改造了核心控制软件,实现了机器人对操作者手部运动的     

基于视觉的图像处理与定位技术研究

在国内外图像处理技术领域,双目视觉技术属于重点研究问题。由于传统的单目视觉技术存在较多局限,例如如果使用同一个相机拍摄某个物体会出现细节丢失等问题,导致目标定位的准确率大幅降低。因此,双目视觉技术在目标定位领域属于不可或缺的关键技术。该文基于以上问题,提出了双目视觉定位控制系统的构建方案,并阅读了海量图像处理技术的相关文献,提出了一种算法改进模型,以实现对目标物体的三维定位功能。     

一种新的双目固定式机器人三维视觉定位方法

三维视觉定位是基于位置的机器人视觉伺服的重要步骤,直接影响到系统的控制精度。本文针对眼固定式双目视觉机器人,提出了一种基于基坐标系的直接视觉定位方法,通过点-极线对建立齐次线性方程组以求解包含了双摄像机相对位置等信息的基本矩阵,再根据基本矩阵的性质将其分解为双摄像机相对于机器人基坐标系的投影矩阵,进而通过由空间平面确定的直线方程直接进行基于基坐标系的重建。该方法简单直接易于实现,相关实验通过将重建得到的坐标与实际坐标相比较,验证了该定位方法的精确性和有效性。     

基于对偶四元数的单目视觉目标位姿测量

目的在机器人视觉应用领域中,为控制机器人能够完成焊接、搬运、跟踪等任务,需要确定摄像机与目标之间的相对位姿关系,提出一种目标位姿测量方法。方法利用单摄像机获取目标特征,坐标变换参数表示为对偶四元数的形式,同时计算旋转矩阵和平移向量,构建位置向量和方向向量的测量值与模型值之间的误差方程,利用Hopfield神经网络实现拉格朗日乘子法,求解目标位姿最优解。结果利用Matlab软件平台,选择SVD,DQ以及文中算法进行比较,仿真实验结果表明,基于Hopfield神经网络和对偶四元数的位姿测量算法计算出的位姿参数误差最小。随着测量点数量的增大,文中提出的算法精度更高。结论对偶四元数同时求解位姿变换矩阵的旋转分量和平移分量,可消除计算误差,基于Hopfield神经网络和拉格朗日乘子法,可快速准确地计算,并收敛至目标位姿最优解。     

基于机器视觉的分拣机器人6D位姿估计北大核心CSCD

为解决传统分拣机器人通过人工示教完成指定动作其自动化程度低、实时性差、可移植性弱等问题,研究设计了基于机器视觉的分拣机器人实验平台,提出了基于粗配准与增强精配准混合递进配准策略的6D位姿高精度估计方法。首先,将由视觉传感器采集的3D点云信息进行背景信息去除、目标区域裁剪、ROI提取等预处理;然后采用采样一致性初始配准算法(SAC-IA)进行位姿粗配准,再利用迭代最近点算法(ICP)进行精配准及正态分布变换(NDT)进行增强精细配准,以获得高精度6D位姿。实验结果证明,通过粗配准与增强精配准能够快速准确获得待抓取目标6D位置和姿态,与理论位置和姿态相比较其误差分别控制在1.5 mm和2°之内,满足分拣机器人的实际需求,所提出的方法便于在基于机器视觉的机器人装配、打磨等有高精度6D位姿估计场合推广应用。     

线结构光视觉传感器机器人手眼关系标定

为实现对工业机器人手眼关系的标定,提出一种基于线结构光视觉传感器的手眼关系标定方法。该方法在标定时,将一个平面靶标作为参考物固定在工业机器人工作空间内,控制工业机器人末端运动以带动线结构光视觉传感器作多组变位姿运动,获取在不同位姿状态下的平面靶标图像并对其进行图像处理。通过对图像上固定特征点的测量,以及建立线结构光视觉传感器模型和手眼关系模型实现对线结构光内参数和手眼关系的标定。用棋盘格标定板进行测量实验验证,实验结果表明该方法准确度为0.036 mm,即优于40μm,可用于工业机器人的测量应用。     

一种声速-位置联合估计的水声导航定位方法

长基线水声导航定位方法利用各信标到水下航行器的信号传播时间和等效声速来估计水下航行器的位置,但各信标到水下航行器的等效声速估计存在误差,导致定位误差较大,且随着导航距离的增加,定位误差呈增长趋势。针对这一问题,提出了一种基于粒子滤波的水声导航定位方法,将等效声速和水下航行器的位置作为估计状态参量,通过测量信标信号到水下航行器的传播时间,建立粒子滤波模型对其位置进行估计,准确地估计并跟踪等效声速变化,从而提高定位精度,减小估计误差。仿真结果表明,在水下航行器初始位置未知的情况下,与常规方法相比,文中所提方法的定位精度提高了4倍左右。     

水下航行器空化噪声偏度和峰度分析

空化是水下高速航行器在进行总体设计时需要考虑的重要因素。对空化产生的噪声特性进行研究有助于水下航行器航行性能和目标检测能力的提高。文章首先介绍了空化噪声的形成机理和数学模型,然后基于实测数据对空化噪声相应的统计特性进行了分析,计算了典型的单个声脉冲形式的空化噪声的概率分布、偏度和峰度,对比分析了无空化发生与空化发展比较充分条件下实测空化噪声的偏度和峰度特性。结果表明,在空化充分发展时水下航行器空化噪声具有明显的非高斯特性,其偏度和峰度值明显大于理想高斯噪声或者实际的海洋环境噪声。有利于提高空化条件下水下航行器对目标辐射噪声检测的准确性以及检测系统的环境适应能力。     

基于机器视觉的车距检测系统设计

为了探测前车车距,采用机器视觉方式,以 CCD构造单目成像系统采集前车图像,以检测车牌在图像中像素的数量方式实现车距的测量。系统以单目摄像头的成像模型,通过物像位置关系及大小关系,建立车牌图像与车距信息之间的模型;以CCD成像原理,建立车牌图像与传感器像元像素之间的模型。由此构建测距检测算法模型。采用MATLAB软件平台设计人机交互界面,对采集图像进行预处理提高图像的对比度;通过匹配连通域等算法,对车牌进行定位、分割,检测车牌水平方向像素数量;在此基础上,采取小孔成像原理计算车距的大小,并显示在软件平台上。实验证明了本系统能对前车图像进行分析从而计算出车距,该系统对3 m之外的车距检测平均误差为4%。     

一种水下GPS系统及其在蛙人定位导航中的应用

研究了一种适用于蛙人导航的水下GPS系统。针对蛙人执行水下任务所需的高精度导航,提出了一种由主动声纳浮标作为定位基站的GPS定位系统,介绍了该系统基于延时测量的定位原理和求解方法,给出了Kalman滤波器和扩展Kalman滤波器的设计,并通过数值仿真进行了验证,结果表明：为提高定位精度,在定位解算的基础上进行滤波平滑是必要的。     

地铁变风量空调系统节能与解耦分析

通过分析,目前我国地铁站空调系统所采用的定风量模式存在能耗大、不能很好的调节地铁热环境的缺点,提出在地铁站采用变风量空调系统.而如何实现对地铁变风量空调系统的稳定控制,是实现地铁空调系统节能,同时保证地铁站环境舒适性的前提.     

基于微机电系统与径向基函数的水下航行器姿态检测

为实现水下航行器自主运动控制,准确掌握水下航行器的运动姿态至关重要。微机电系统惯性传感器因具有体积小、成本低和功耗低等特点,被广泛应用于姿态检测系统当中。由于海底的工作环境复杂,故水下航行器在实验过程中设定有一定的非合作性;因此设计采用径向基函数神经网络算法对采集数据进行训练与分类。实验结果表明,微机电系统惯性传感器结合径向基函数神经网络算法对水下航行器的基本行为识别的平均召回率可达94%。     

被动定向浮标探潜模型研究

反潜战中,被动定向声呐浮标是一种主要的探潜手段,两枚被动定向浮标同时发现目标即可对其进行定位。研究了初始浮标阵中仅有一枚浮标能够发现目标但不能实现定位的情况下,如何通过补投被动定向浮标对目标进行定位的模型问题。根据水下目标和反潜机的运动特点,将实际中所有可能出现的情况进行了分类讨论,建立了被动定向浮标的补投模型。通过仿真分析了模型的探测效能,验证了模型的正确性和可用性,为被动定向浮标的战术使用提供了一定的理论基础。     

基于无标定全局视觉反馈的三维运动目标的图像跟踪方法

研究机器人在摄像机图像平面上对三维运动目标的跟踪方法。在摄像机模型未知及机器人与摄像机关系没有标定时 ,利用雅可比矩阵 ,可直接从图像上观察到的机器人手爪和运动目标之间的位置误差 ,计算出机器人手爪为消除这个误差的期望运动。并给出雅可比矩阵形式的推导过程     

波浪滑翔器声学应用分析

波浪滑翔器作为一种跨界面无人自主航行器具有独特的优势,既可以作为水下与水面通信的中继节点,又可以搭载观测设备在大洋上长期自主航行,实现长时序、大范围观测.利用波浪滑翔器搭载声学负载组成声学探测节点,由多个节点按一定的轨迹运行组成特殊接收阵型可以提高水下目标检测概率.文章利用波浪滑翔器搭载自容式水听器在青岛近海开展了海上...     

水下无人航行器声学系统实收实发声隔离度分析研究

对某水下无人航行器声学系统在特定间距及频段条件下实收实发声隔离度进行了分析研究。在分析某水下无人航行器载体基本结构特征的基础上,通过ANSYS有限元建模仿真软件,对航行器声学系统实现实收实发的指向性和隔离度进行了仿真计算,并在消声水池对航行器声学系统实收实发隔离度进行了实验测试。研究结果表明,收发间距为3 m时具有一定的收发隔离度,若对隔离度有更高要求,则需采取调整收发换能器间距或对接收水听器加装吸声障板等技术措施,可为水下无人航行器声学系统设计及实现实收实发提供技术支持。