动态二叉树表示环境的A*算法及其在足球机器人路径规划中的实现

提出采用二叉树表示二维空间的方法，对全局路径规划和局部路径规划进行综合考察，设计移动机器人在复杂环境下对动态障碍物进行避障的A算法，在足够机器人系统中进行仿真，将二叉树动态地表示球场的机器人与目标对角线的矩型环境，使搜索范围随搜索进程动态地减少，实现了路径规划的整体优化。     

基于避障区域的足球机器人路径规划方法

提出了一种基于避障区域的机器人运动路径的规划方法,并通过仿真实验验证了这种方法的有效性。仿真结果表明,该方法很好地实现了机器人避障,而且与其他方法相比有如下优点：（1）通过划分避障区域,极大地减少了计算量;（2）采用解三角形的方法判断机器人是否处于避障区内,方法简单有效;（3）通过定义两个集合和在其上的两种运算来构造网格,方法简单可行。     

基于改进卷积网络的无人驾驶汽车动态避障路径规划方法

为了提高无人驾驶汽车动态避障的成功率,实现路径最优规划目标,本文引入了改进卷积网络,并开展了基于该网络的无人驾驶汽车动态避障路径规划方法研究。首先,建立了精确的汽车运动学模型,以描述无人驾驶汽车在行驶过程中的运动学特性。其次,对道路障碍物目标位置进行检测,连续获取道路动态障碍物目标的信息,预测障碍物未来的位置和速度。最后,在此基础上,利用改进卷积网络计算了无人驾驶汽车动态避障路径损失函数,评估了规划避障路径与实际目标路径之间的差距。同时,辅助人工势场法求解势能的最小值,得到了汽车避障路径。试验结果表明,应用本文提出的规划方法后,在6个车道上,无人驾驶汽车的动态避障成功率始终高于另外2个对照组,均达到了99%以上,可以有效地识别障碍物并进行避障。     

基于遗传算法的家用保安机器人路径规划方法

将领域知识与遗传算法相结合,提出了一种针对家用保安机器人的路径规划方法.该算法采用改进的栅格化方法来描述家庭环境,重新定义了路径适应度函数的评价方法,并设计有效的路径遗传算子.仿真结果表明了该算法的正确性和有效性.利用该算法实现了在实际家庭环境下保安机器人的路径规划与动态避障.     

基于动态运动基元的移动机器人路径规划

针对二维环境下移动机器人路径规划问题,提出一种基于动态运动基元(DMPs)的路径规划方法。该方法首先用手柄来控制机器人,记录机器人的运动轨迹,然后将记录的轨迹作为DMPs算法的学习样本,利用轨迹样本进行训练获得DMPs算法的模型参!,从而实现机器人的路径规划。当运动环境中有障碍物时,在已有学习基础上通过设计耦合因子规划出避障路径,在此基础上,改变机器人运动的目标位置,可以完成对新目标的泛化推广。仿真和实验结果表明,DMPs算法在移动机器人路径规划上具有可行性。     

基于consensus的人工势能场在足球机器人避障中的应用

在分析足球机器人路径规划方法--人工势场法不足的基础上,将基于consensus的人工势能场的新方法应用到机器人避障中.为了避免传统人工势场中导航函数方式的缺点,引入一与运动方向垂直的回转仪的力来代替排斥力.为了避免由障碍物引起的运动奇异性,引入一制动力,使足球机器人减速以便有足够的时间转弯,可以进行很好的避障.利用consensus算法来获得优化的势能场函数,解决足球机器人导航和避障问题,并能达到时间最优和轨迹最优的目的.仿真结果表明该方法能够快速准确地进行避障,且路径比较平滑.     

给定场景下机器人避障行走的最短路径模型及求解

文章基于"拉线原理",研究了给定场景下机器人避障行走的最短路径及最短时间路径问题。获得了给定场景下机器人避障行走的最短路径L=(b2-r2)(1/2)+(c2-r2)(1/2)+rθ;最短时间路径S=L圆v0/1+e10-0.1p2+L直v0。     

基于引力势场的包装机器人自动避障控制方法

目的 为解决自动化包装机器人机械手受到障碍物影响导致避障效果较低的问题,提出自动化包装机器人机械手自主避障方法.方法 建立自动化包装机器人行走轨迹运动模型,计算其线速度和角速度,完成自动化包装机器人的运动学分析;利用相邻2个自动化包装机器人之间的引力势场,计算自动化包装机器人所受的合力;设置自动化包装机器人机械手自主避障的状态方程,设计自主避障算法;结合自主避障流程,实现自动化包装机器人机械手的自主避障.结果 在U型障碍物路段和H型障碍物路段中设计了对比实验,实验结果表明,提出的自主避障方法无论在哪种类型路段,自动化机器人的工作效率都在75％以上,具有较好的避障效果.结论 适用于自动化包装机器人的机械手避障,为自动化包装机器人的研究提供参考.     

考虑冲突避免的多AGV路径规划研究

目的 提高物流企业“货到人”拣选系统在实际生产中的工作效率，避免自动导引小车(AGV)间的冲突死锁，研究大规模多AGV的无冲突路径规划和协同避障问题。方法 首先考虑AGV空载、负载情况和路径扩展成本，改进A^*算法，动态调整代价函数，优化路径扩展方式。其次，提出冲突检测及避免算法，对可能产生局部冲突的路径交叉点进行避障调度，通过预约锁格，实现局部冲突的检测，制定优先级避障策略，解决AGV动态行驶路径上产生的局部冲突和死锁，进而实现全局无冲突路径规划。结果 对多组不同任务量和不同AGV规模的场景进行仿真，实验结果表明，考虑冲突避免的改进A^*算法能有效实现100个任务、90个货架单位和7个拣选站场景下的多AGV动态路径规划，相较于传统A^*算法，其平均拣选时长缩短了52.61%。结论 该方法可实现大规模场景下的多AGV动态路径规划，在付出较小转弯代价的同时有效避免局部动态冲突，该方法可为相关企业实现多AGV协同调度提供新的思路和理论依据。     

Path planning in multiple obstacle areas for omni-directional mobile manipulators based on the APFIGA

为解决机器人在多障碍区的路径规划问题,提出了一种基于由遗传算法改进的人工势场法(APFIGA)的全方位移动操作机器人路径规划方法.该规划方法通过在可穿越的障碍区添加障碍物穿越系数来鼓励机器人走捷径,进而提高其路径优化能力;利用当前点邻域内势场强度信息,结合遗传算法确定全方位移动操作机器人的运动方向及速度,并引入机器人速度及移动障碍物速度的影响,得出势场强度下降最快的路径,提高方法的动态环境规划能力.该方法能克服机器人在障碍物附近易于抖动的现象,通过在斥力势中添加与目标距离成正比的系数项解决目标不可达问题,并利用填平势场跳出局部极小.仿真与实物实验结果验证了所提出路径规划方法的正确性和有效性.     

室内地面清洁机器人路径规划

采用栅格法建立环境地图模型,利用沿边走的路径规划算法进行室内地面清洁机器人无障碍与避障路径规划与仿真试验.结果表明,在静态结构化环境中,清洁机器人能够沿内螺旋式“回”字型路径完成清扫任务,并成功避开障碍物和边界,自动定位和转向,清洁完毕机器人能够自动返回到初始位置.这说明沿边走的内螺旋式“回”字型路径规划方式是可行的.     

Control of Velocity-Constrained Stepper Motor-Driven Hilare Robot for Waypoint Navigation

Finding an optimal trajectory from an initial point to a final point through closely packed obstacles, and controlling a Hilare robot through this trajectory, are challenging tasks. To serve this purpose, path planners and trajectory-tracking controllers are usually included in a control loop. This paper highlights the implementation of a trajectory-tracking controller on a stepper motor-driven Hilare robot, with a trajectory that is described as a set of waypoints. The controller was designed to handle discrete waypoints with directional discontinuity and to consider different constraints on the actuator velocity. The control parameters were tuned with the help of multi-objective particle swarm optimization to minimize the average cross-track error and average linear velocity error of the mobile robot when tracking a predefined trajectory. Experiments were conducted to control the mobile robot from a start position to a destination position along a trajectory described by the waypoints. Experimental results for tracking the trajectory generated by a path planner and the trajectory specified by a user are also demonstrated. Experiments conducted on the mobile robot validate the effectiveness of the proposed strategy for tracking different types of trajectories.     

一种动态环境下的移动机器人避障策略

以激光雷达作为主要的环境感知传感器,针对动态环境设计了一种移动机器人避障策略.根据激光雷达采集的实时环境信息,检测动静态障碍物并建立障碍物链表.采用底层反应式避障和高层动态避障相结合的策略,实现了动态环境下的避障.使用分布式的软件设计方法,提高了系统的实时性.通过自行研制的移动机器人MORCS-1进行了实验,实验结果验证了该策略的有效性.     

移动机器人障碍躲避的最佳路径

提出一种以障碍物和机器人位置和速度等信息为基础的障碍躲避方法，重点探讨了确定性环境下障碍躲避和转弯过程中机器人应遵循的合理路径问题，并通过证明指出了给定环境条件下实现转弯和障碍躲避的最佳路径。仿真实验表明，该结论简单有效，便于实施，具有较高的应用价值。     

运动学约束情况下的移动机器人导航控制研究

对未知环境下的移动机器人导航与避障进行了研究。在导航的过程中考虑了移动机器人的非完整运动学约束。机器人采用三个距离传感器从三个方向实时探测环境中的障碍,其运动方向根据目标位置和传感器的探测数据进行实时规划。在本文设计的一种新的导航控制作用下,机器人在满足运动学约束的情况下可以实时跟踪奔向目标行为和避悼行为规划的路径,以接近最优的轨迹避开环境中的障碍并到达目标。仿真结果表明了该方法的有效性。     

储罐检测爬壁机器人全遍历路径规划

针对爬壁机器人难以在储罐外壁实现全遍历检测的问题,提出了一种基于滚动窗口的优先级启发式路径规划算法。在滚动的可视窗口内基于栅格地图进行环境建模,利用优先级启发式算法在滚动的规划窗口内实现对遍历路径的搜索;针对环境中存在U型障碍物的情况,进行了U型障碍物识别和U型障碍物区域直接填充;当机器人陷入死区时,采用死区逃离算法使机器人顺利逃离死区。仿真结果表明,该路径规划方法能指导爬壁机器人在未知储罐外壁环境的情况下实现高效全遍历。研究结果对提高爬壁机器人在储罐外壁的遍历效率具有一定的理论和工程意义。     

Industrial robot layout based on operation sequence optimisation

The robot layout is one of the primary problems in the robot work cell design. An optimal layout not only makes the robotic end-effector reach the desired position with the desired orientation, but also minimises the robot cycle time for completing a given task with collision avoidance. There may be many feasible robot operation sequences for a given task. The optimisation of operation sequence for a robot placed in a fixed location is NP-complete. There may be different optimal operation sequences as the robot is placed in the different locations. Hence the problem of robot layout is quite complex. This paper presents a method of industrial robot layout based on operation sequence optimisation. The robot motion control model with velocity, acceleration and jerk is established. The feasible space of robot base is calculated and then divided into discrete grids before the optimisations. Then the ant colony algorithm is applied to optimise the operation sequence for each grid. The adjacent grids are merged or divided enough times to form the bigger grids. The pattern search algorithm is adopted to solve the local optimal position and orientation of the robot base in each big grid, and the global optimal layout is found through the comparison of the local solutions. The industrial robot layout method has been applied to the work cell design for car door welding.     

基于地面站辅助的无人机自主架线系统

将无人机（unmanned aerial vehicle, UAV）技术用于实现电力线展放正逐步成为电力行业发展的主要趋势,研究无人机自主架线技术能够有效提高作业效率、降低施工成本和保障工人安全。但现阶段无人机架线技术面临的问题主要有：1）大多数无人机依赖人工操控或地面站发布航点控制,智能化水平低,长期作业会给电力工人带来较强负荷;2）无人机缺乏自主避障能力且感知能力不足,电线、电杆等障碍物会对其造成安全隐患。为解决上述问题,首先,构建了无人机自主架线系统的硬件框架和以ROS（robot operating system,机器人操作系统）为基础的模块化软件框架,并在此基础上实现了架线任务规划算法和架线弓检测算法等,使无人机具备稳定的自主架线能力。然后,利用碰撞检测方法构建了无人机碰撞模型,并提出了无人机路径规划算法,同时引入地面站辅助避障策略,以有效提高无人机的安全性。实验结果表明：所设计的无人机自主架线系统的软、硬件框架合理,架线任务规划算法能帮助无人机高效稳定地完成自主架线任务;地面站能够实时监控无人机状态,并在必要时及时辅助无人机避障,最大程度地保证了无人机的安全。所设计系统安全可靠,可满足实际电力架线作业的需求。