基于Kinect传感器的移动机器人环境检测及行为学习

研究了一种基于深度图像和强化学习算法的移动机器人导航行为学习方法。该方法利用机器人装配的Kinect传感器检测工作环境信息,然后对获取的深度图像数据和视频图像进行处理、融合和识别,并由此构建机器人任务学习的状态空间,最终利用强化学习方法实现移动机器人的导航任务的自学习。该方法的有效性通过实验得到验证。实验表明,该方法能够使机器入具有较强的环境感知能力,并能够通过自学习的方式掌握行为能力。     

基于视觉跟踪与自主导航的移动机器人目标跟随系统

针对在移动机器人跟随目标的过程中目标消失的情景，提出了基于视觉跟踪与自主导航的机器人目标跟随系统。将机器人跟随问题分为目标在机器人视野内时的常规跟随和目标消失后的自主导航两种情况。对于常规跟随，通过卡尔曼滤波器预测目标运动状态，采用行人重识别网络提取外观特征，通过数据关联融合运动信息和外观特征后进行目标跟踪，再通过伺服控制进行跟随。对于自主导航，基于目标消失前与机器人的相对位置，采用自主导航算法，使机器人移动到目标消失位置附近进行搜索，来提高对目标的跟随成功率。将提出的算法在OTB100公开测试集和机器人应用场景下的跟随测试集中进行评估，并在移动机器人平台上进行实验，结果表明，机器人可以在不同照明条件、背景行人较多的环境中跟随目标，验证了所提算法的稳健性和有效性，同时可满足实时性要求。研究结果可为机器人在目标消失后再跟随问题的研究提供参考。     

基于视觉标定的包装搬运机器人定位方法

目的为了提高包装搬运机器人的定位精度,提出一种基于机器视觉的末端执行器定位方法。方法基于OpenCV设计一种视觉标定算法,该算法包括摄像机标定和位姿标定,可实现待码放物体图像坐标和机械手坐标之间的变换。结合工控机和运动控制卡设计其控制系统,同时给出硬件设计和软件设计方法。最后进行实验研究,包括原点定位和重复定位。结果实验结果表明,所述控制方法能够提高搬运机器人的定位精度,原点定位误差约为0.14 mm,重复定位误差约为0.6 mm。结论该搬运机器人定位方法能够满足包装码垛要求。     

自主移动机器人导航与定位性能测试设备研究

进行了基于轨迹分析方法测试自主移动机器人自主导航能力的研究,成功研制出了一种基于高精度GPS系统的机器人导航与定位性能测试仪器。从理论上论证了这一导航性能测试装备的软硬件设计、数据处理方法和导航测试指标的研究,并通过实验验证了该设备自身定位的精确性以及对实验机器人进行快速自主导航性能测试的能力。     

啤酒生产包装中电子监管码的定位算法

目的针对啤酒生产过程中啤酒瓶盖背景复杂、激光雕刻的电子监管码难以定位识别的问题,提出一种综合图像匹配、形态学、霍夫变换等算法的啤酒瓶盖激光字符定位算法。方法该算法先采用抗任意角度旋转的图像匹配方法实现定位符的精确定位,再对定位符图像做二值化、形态学运算、边缘检测、轮廓提取、霍夫变换等处理,最终定位到字符。结果实验表明,该算法可以抗任意角度旋转,定位准确,鲁棒性强,图像定位准确率位高达97%。结论该算法较好地解决了啤酒生产包装中,激光雕刻的电子监管码字符识别过程中因为背景复杂难以定位识别、定位识别准确率低的难题。     

移动机器人运动规划研究综述

机器人运动规划是移动机器人导航的核心技术之一。40多年来，运动规划技术发展迅速，涌现出了许多规划算法，但因为环境描述方式差异巨大，技术差别大，实验比较难度较大。在总结机器人发展史上具有典型意义的规划算法的基础上，提出了路径规划算法的评价标准和形式化描述方式，介绍了每种算法的原理或技术，从搜索策略和环境建模的角度将它们分为四大类，分别是基于自由空间几何构造的规划算法、前向图搜索算法、基于随机采样的运动规划算法以及智能化规划算法，并按照提出的标准比较它们的性能。     

基于视觉的机器人在管道检测中的远程控制研究

研究了在管道环境下,基于视觉的机器人管内运动导航问题。提出了一种机器人管道内的视觉导航策略,研究了障碍物识别、弯道识别关键技术;根据管道检测机器人系统的特点,设计了基于C/S模型的网络实时视频传输系统,采用MPEG4视频编码器对图像进行编解码。实验显示所研制的系统不仅能保证机器人图像传输的实时性,而且能实现多信息的同步。     

基于激光传感器的机器人地图构建方法

针对自主移动机器人局部地图构建问题,分析了几种应用较广的测距传感器的优缺点和地图构建中使用的激光传感器的数学模型及其非线性问题.在给出局部地图构建的一般模型的基础上本文提出了一种机器人局部地图构建的一种新方法,该方法针对传感器数据的不确定问题采用加权最小二乘方法对机器人在导航过程中的局部地图进行构建,具有实现容易、精度较高等特点.仿真和实验结果表明该方法在移动机器人使用激光测距传感器进行环境建模和地图构建过程中可以有效的减小直线拟合误差,进而达到有效建图的目的.     

基于图像抽样的快速虹膜定位算法

提出了一种基于图像抽样的快速虹膜定位算法.首先在抽样图像中搜索瞳孔内一点,并以该点为起点检测粗略的虹膜内边缘点,然后在原分辨力图像中利用梯度算子精确定位内边缘点从而实现内边缘定位;虹膜外边缘定位采用Canny算子和Hough变换实现,由于基于抽样图像进行边缘提取,忽略了虹膜纹理等细节边缘信息,减少了大量外边缘干扰,提高了算法实时性.实验结果表明该算法的定位准确率达到99.47%,定位速度为0.162s.与经典的虹膜定位算法相比,该算法的定位速度有了很大提高.     

基于颜色矩的改进尺度不变特征变换的移动机器人定位算法

针对基于图像外观的移动机器人定位中图像特征提取与匹配实时性和准确性差的问题,提出基于颜色矩的改进尺度不变特征变换分级图像匹配算法。该算法先由颜色矩来排序图像序列,再由改进尺度不变特征变换特征与排序后图像序列精确匹配实现定位。其中,改进的尺度不变特征变换算法以基于采样的迭代搜索算法检测极值点,由Sobel算子计算特征点的梯度方向和幅值,提高尺度不变特征变换算法速度及匹配精度。实验结果表明:改进的尺度不变特征变换算法降低误匹配率约9.2%,特征提取与匹配耗时减少约25.8%;分级图像匹配算法减少尺度不变特征变换特征计算代价约70%,减少总体耗时约43.3%。     

基于UKF的室内移动机器人定位技术研究

为提高室内轮式机器人定位精度,采用多传感器信息融合的机器人自主定位方法,根据室内轮式移动机器人的运动模型,建立了定位系统的状态方程;基于传感器的工作原理和数学模型,建立了各自的观测方程。鉴于二者的非线性,利用无味卡尔曼滤波算法对传感器信息进行融合。实验中开发了基于FPGA的主控平台,降低了数据处理系统的冗余度,提高了系统的稳定性。另外,设计了多传感器并行采集与快速处理的算法,提高了传感器信息融合的实时性和有效性。通过进行的机器人行走实验,结果表明该算法明显减小了定位误差,有效地提高了定位精度。     

Computer-Vision Based Object Detection and Recognition for Service Robot in Indoor Environment

The near future has been envisioned as a collaboration of humans with mobile robots to help in the day-to-day tasks. In this paper, we present a viable approach for a real-time computer vision based object detection and recognition for efficient indoor navigation of a mobile robot. The mobile robotic systems are utilized mainly for home assistance, emergency services and surveillance, in which critical action needs to be taken within a fraction of second or real-time. The object detection and recognition is enhanced with utilization of the proposed algorithm based on the modification of You Look Only Once (YOLO) algorithm, with lesser computational requirements and relatively smaller weight size of the network structure. The proposed computer-vision based algorithm has been compared with the other conventional object detection/recognition algorithms, in terms of mean Average Precision (mAP) score, mean inference time, weight size and false positive percentage. The presented framework also makes use of the result of efficient object detection/recognition, to aid the mobile robot navigate in an indoor environment with the utilization of the results produced by the proposed algorithm. The presented framework can be further utilized for a wide variety of applications involving indoor navigation robots for different services.     

基于YOLO模型的机器人电梯厅门装箱状态快速识别方法

目的针对电梯厅门柔性生产线机器人装箱后厅门状态识别问题,提出一种基于YOLO模型的电梯厅门装箱状态快速识别方法。方法采用工业相机采集装箱后厅门图像信息,并制作成样本训练集,然后将训练集输入到目标识别分类检测模型中,通过调整网络结构参数进行迭代训练。结果经过测试验证,文中提出的识别方法对装箱后厅门的状态分类识别成功率在99%以上,而且识别速度明显优于传统机器视觉处理算法。结论文中提出的厅门装箱状态快速识别方法,可有效解决工业环境中复杂多变光照因素对传统机器视觉处理算法造成的识别效率低、误判率高等问题,并能满足生产系统节拍要求。     

基于单超声波传感器的移动机器人沿墙导航策略

 对基于单超声波传感器的移动机器人沿墙导航中的关键问题进行理论和实验研究,在几何分析的基础上提出并解决了采用单超声波传感器进行沿墙导航时的约束问题.此外,还提出一种自调整沿墙导航策略,该方法采用旋转式单超声波传感器实现了移动机器人精确的沿墙导航.经实验验证,提出的方法简便有效、可靠性高,具有普遍的应用意义和较高的应用价值.     

轮式移动机器人自主导航计量评价现状

自主导航是评价轮式移动机器人智能化程度的核心指标,但是目前轮式移动机器人自主导航性能的计量评价仍处于起步阶段,计量评价指标体系和评价方法严重缺失.本文介绍了现有轮式移动机器人自主导航的架构及路径规划算法,分析了轮式移动机器人自主导航的性能指标,归纳国内外轮式移动机器人自主导航计量评价领域的研究现状.在此基础上,总结轮式...     

用于室外道路环境综合理解的多种新型视觉传感技术和系统

针对室外智能移动机器人自主导航的要求，提出了基于多种新型视觉传感技术的室外道路环境综合理解方法，其基本原理是综合利用机器人四周360°景物的环视图象信息、机器人前方道路的双目注视图象信息以及机器人运行过程中形成的时空全景图象信息，综合完成实时机器人行驶方向确定、实时路面障碍物检测和机器人全局定位等视觉任务。     

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。     

An Intelligent Mobile Robot Navigation Technique Using RFID Technology

This paper presents an innovative mobile robot navigation technique using Radio Frequency IDentification (RFID) technology. Navigation based on processing some analog features of an RFID signal is a promising alternative to different types of navigation methods in the state of the art. The main idea is to exploit the ability of a mobile robot to navigate a priori unknown environments without a vision system and without building an approximate map of the robot workspace, as is the case in most other navigation algorithms. This paper discusses how this is achieved by placing RFID tags in the 3-D space so that the lines linking their projections on the ground define the “free ways” along which the robot can (or is desired to) move. The suggested algorithm is capable of reaching a target point in its a priori unknown workspace, as well as tracking a desired trajectory with a high precision. The proposed solution offers a modular, computationally efficient, and cost-effective alternative to other navigation techniques for a large number of mobile robot applications, particularly for service robots, such as, for instance, in large offices and assembly lines. The effectiveness of the proposed approach is illustrated through a number of computer simulations considering testbeds of various complexities.      

具有新型轮式走行部的移动机器人及其特性研究

提出了一种新型4 1轮式移动机器人结构。着重研究了这种独特车体形态的重构特性和仿生结构,分析了其转向性能、越障性能、稳定性能、附着性能。结果表明,这种机器人具有良好的复杂地形的通过性和自定位能力。