移动机器人导航算法研究

利用非线性微分动力系统稳定性理论,用点吸引子构造移动机器人奔向目标行为和用点排斥子构造避障行为两种行为模式,将奔向目标行为和避障行为相结合,使机器人能够根据所处环境的变化,通过行为模式权值的调整实现行为间的竞争;分析了系统稳定的基本条件,建立了基于动态方法的智能机器人行为动态导航模型;运用立体双目视觉构建局部地图,通过计算机实例仿真,验证了该机器人导航模型的可行性。仿真结果表明:该模型可以满足较为复杂未知动态环境中的导航和目标跟踪要求。     

一种基于视觉避障及导航功能的机器人设计

以机器人为研究对象,利用较低成本设计并开发了一种基于机器视觉的,能实现有效避障和自动导航的服务机器人系统;通过机器人设计方案的整体阐述和研发过程的具体分析(包括硬件结构与外观的设计、机构功能电路的调试、视觉避障与引导线标志实现导航的控制等),为机器人技术在专业实践领域中的应用奠定基础。     

多传感器融合的机器人导航算法研究

机器人导航是室内机器人的关键技术之一,是机器人实现智能化首要解决的问题。针对传统室内家庭服务机器人导航方法存在传感器价格昂贵、动态环境适应能力不足等缺点,提出基于多传感器相结合的机器人导航算法。该算法利用RGB-D视觉传感器和超声波传感器分别获取数据,通过数据融合获得障碍物的三维信息,建立障碍物的三维模型,通过启发式最佳搜索算法对导航路径进行了优化,较好的实现了机器人导航路径的绘制,这为后期研究机器人的智能化打下了坚实的基础。     

基于农业仓库物流搬运机器人控制算法分析与研究

在现代化农业仓库物流搬运产业布局中,通过移动机器人取代人来实现产业升级是一条必由之路.针对移动机器人在复杂工作环境下导航定位及避障运动问题,本文主要研究了相关的控制算法.首先,介绍了移动机器人网络控制系统平台的架构,并对经典双轮差动模型进行了简要分析;其次,通过对激光雷达数据的数学建模,实现了对于机器人工作环境中几何特...     

未知环境中移动机器人基于行为的自主导航与环境构建

将模糊控制应用于基于行为的移动机器人控制结构中，使机器人具备了避障、避险和障碍物识别等基本的自主导航能力。针对未知环境中移动机器人的地图构建问题，提出了基于虚拟势场的全局搜索方法，采用基于栅格的地图表示方法，利用声纳传感器收集信息，实现对障碍物的识别和定位。通过试验验证了该方法的可行性。     

基于多传感器的足式机器人路径规划系统研究

采用全球定位系统（GPS）、数字罗盘和超声波传感器,构建了足式机器人路径规划系统,对多个传感器的数据进行融合,建立了导航和避障的算法模块。试验验证,机器人按照该算法能够简单避障并到达目标点。     

沿全局最优路径滚动避障的车间机器人导航研究

为了减少机器人在车间工作时的路径长度、提高行驶安全性,提出了全局规划和局部滚动避障相结合的机器人导航方法。对车间静态环境进行全局路径规划,在传统蚁群算法基础上,在转移概率中引入节点被访问次数作为新启发因子、同时引进随机选择策略和"回退-惩罚"策略,从而提出了基于改进蚁群算法的全局路径规划方法。对车间动态环境进行局部滚动预测避障,分确定和不确定运动提出了碰撞预测和碰撞避免策略,实现了沿全局最优路径滚动避障行驶。经仿真验证,改进蚁群算法规划出的路径比传统方法缩短了42.3%;在车间动态环境下,机器人使用滚动预测避障策略可以沿着最优路径安全到达目标点,实现了机器人在车间动态环境下安全导航。     

仓储搬运机器人控制系统设计

完成一个"仓储搬运机器人控制系统设计",该系统具有导航定位、搬运货物、无线通信、安全避障和自充电功能。硬件电路采用MSP430F5438作为主控芯片,设计了电源模块、运动控制模块、导航定位模块、无线通信模块和安全避险模块。根据实际运行状况,完成了机器人软件总体框架的设计和各模块的软件设计。对各模块分别进行运行测试,达到无故障运行后,对软硬件同时进行调试。调试结果表明,该机器人控制系统满足预期要求。     

基于SLAM的机器人在车间运送中的应用

运送机器人主要通过电机、舵机、激光雷达、微控制器和树莓派等硬件设备组装而成,并在树莓派或计算机端的ROS系统运用建图、定位和路径规划等算法,实现机器人的自动避障和自主导航。实验发现机器人建立的地图能够描绘出机器人环境的大部分物体,路径规划和机器人的响应效果良好,并在误差允许范围内,地图中的定位可精确到70%。因此,可将SLAM机器人应用于车间运送,以提高车间的工作效率,节约人力成本。     

基于环境感知的果园机器人自主导航技术研究进展

随着老龄化比率逐年上升,熟练操作农业技术的劳动力减少,果园机器人的应用和推广可提高水果生产效率,降低劳动力成本,导航技术是果园机器人的基础和核心.环境感知技术和导航控制决策是弱卫星信号环境条件下导航技术的重要组成部分,主要分析了视觉导航技术、激光雷达导航技术、卫星导航技术等环境感知技术和PID控制、网络神经控制、模糊控制等导航控制决策,提出了目前导航技术所面临的问题,并展望了未来果园机器人自主导航技术的发展趋势.     

基于环境感知的果园机器人自主导航技术研究进展

随着老龄化比率逐年上升,熟练操作农业技术的劳动力减少,果园机器人的应用和推广可提高水果生产效率,降低劳动力成本,导航技术是果园机器人的基础和核心.环境感知技术和导航控制决策是弱卫星信号环境条件下导航技术的重要组成部分,主要分析了视觉导航技术、激光雷达导航技术、卫星导航技术等环境感知技术和PID控制、网络神经控制、模糊控制等导航控制决策,提出了目前导航技术所面临的问题,并展望了未来果园机器人自主导航技术的发展趋势.     

RTK与Lidar组合优化机器人导航控制

针对传统移动机器人导航控制时的灵活性较差,且易受到距离和空间限制的问题,提出了基于RTK系统和激光雷达(Lidar)探测数据相组合的机器人导航控制方法,由RTK系统获得大范围场景的精确定位数据以构建全局地图并通过线性自抗扰控制器进行全局导航,通过激光雷达探测场景内局部小范围的障碍物数据并构建局部地图,并采用聚类分段拟合等算法精确描述障碍物的边缘信息,由改进的人工势场法实现机械人的自动避障.实测数据实验结果表明,所提方法达到厘米级的避障效果.     

多信息融合的物流机器人定位与导航算法的研究

为解决大规模的仓储货物搬运和分拣,引入了大规模自动化物流机器人系统。其中物流机器人的定位和导航是实现大规模自动化物流机器人系统的关键。物流机器人系统结合灰度传感器、超声波传感器和加速度传感器的多传感器融合,物流机器人的集群调度和路径规划、摄像头定位等研究,并在此基础上改进和优化,提出了以多信息融合的定位与导航算法为基础的物流机器人系统。该物流机器人系统由软件和硬件2部分组成。硬件包括三轮行走机构、抬升机构、装卸台机构、摄像头基站以及STM32F103ZET6芯片作为控制系统硬件。软件包括物流机器人的方位信息获取,多传感器融合的导航算法,实验数据表明物流机器人系统可以完成对货物的高效搬运和对物流机器人的导航、定位。定位精度能控制在3%左右,时间成本降低28%左右,且该系统具有很好的鲁棒性。     

基于ROS和激光雷达的室内移动机器人定位和导航系统设计与实现

根据自主运动机器人的室内定位需求,设计并实现基于机器人操作系统ROS和激光雷达的室内移动机器人定位和导航系统。机器人系统采用树莓派控制器作为控制核心平台,利用激光雷达采集环境信息,在ROS分布式框架下进行软件算法的开发,实现基于扫描匹配算法的SLAM功能、基于最优路径算法路径规划以及基于粒子滤波算法的导航功能。理论仿真及实验实测结果表明,系统可构建精度较高的环境地图,并对机器人进行定位,有效完成室内定位和导航任务,具有低成本、开源、模块化、易于拓展等优点。     

图像处理技术在高压除冰机器人视觉系统中的应用

除冰机器人在高压输电线上高速行走并进行除冰作业,其视觉系统是除冰机器人感知外部环境的重要器官,同时依此感知的环境信息实现对机器人的导航。视觉信息是否正确、及时地处理直接关系到除冰机器人的行驶速度以及避障能力,对除冰机器人控制的实时性和鲁棒性具有决定性作用。视觉信息处理技术是除冰机器人研究中的关键技术。该文主要介绍的是从目标标志物的图像获取,再经过图像预处理、图像分割和图像特征的提取过程的数字图像处理技术在除冰机器人中的应用。     

港口机械用攀爬机器人视觉导航定位方法研究

为研究攀爬机器人在港口机械金属结构表面的自主移动,提出了一种应用于攀爬机器人的视觉导航定位方法。针对港口机械金属结构复杂,表面存在油污和阴影,解决现有的视觉边缘识别方法对金属结构边缘识别效率低且不连续的问题。首先通过自适应阈值的Canny进行边缘特征提取;之后根据边缘线角度特征建立约束关系,利用Hough变换剔除干扰线,并用最小二乘法拟合最终金属结构边缘;求取结构中心线方程和运动方程并计算偏航角和偏距,实现对机器人的运动控制。以港口机械某一支腿为例进行试验,实验数据表明,该方法可以很好地引导机器人的运动,满足实际应用。     

AS-R移动机器人基于双目视觉的动态避障

针对移动机器人的动态避障问题,以AS-R移动机器人为平台,设计了一种基于双目视觉的动态避障方法。从双目视觉系统出发,介绍了AS-R机器人的视觉系统,研究了AS-R机器人的运动原理,探讨了图像信息处理的过程;最后设计了两种简单环境下机器人的动态避障,并验证了所提方法的有效性。     

一种悬浮扑翼机器人的视觉自主避障方法研究

提出了一种基于视觉感知的悬浮扑翼机器人自主避障方案,以满足室内障碍物环境中低速、安全和长航时飞行要求。 首先,借鉴鸟类视觉避障原理,提出了一种基于光流视觉检测的避障方法,用于识别动、静态障碍物;其次,设计了一种氦气球与 扑翼结合的飞行机器人,利用氦气浮力提供主要升力,扑翼运动提供推进力和次要升力,并设计了飞行控制方法以满足稳定飞 行及避障的要求;最后,制作了机器人样机,测试了其飞行性能和自主避障能力,并与其他障碍物检测算法进行了对比。 结果表 明,样机的直飞航向偏移为 5. 52°,转弯速度可达 23°/ s,并以 6. 1 ms 的单帧检测时间达到 77% 的避障成功率,证明其能够实现 低速悬浮飞行和自主避障,为其开展室内探测任务奠定了基础。     

基于ROS平台机器人导航避障系统设计与开发

基于ROS工业机器人开源平台,应用C++语言进行了移动机器人导航避障系统的设计与开发。选用激光雷达作为位置传感器,融合视觉里程计、轮式里程计和IMU里程计三大里程计数据,采用传统定位与SLAM算法创建地图,应用AMCL算法准确确定移动机器人位置;对移动机器人使用A~*算法进行全局路径规划、DWA算法进行局部路径规划,并且使用模糊BUG2算法作为核心算法实现局部避障器融入ROS规划系统中,应用C++语言开发程序,在移动机器人Robotino在地图上的两个点进行导航和避障测试。结果表明,只要合理设置机器人和障碍物之间相对运动速度,机器人可以规划出一条躲避缓慢移动障碍物、全局较优路径。     

基于GIS和SLAM的机器人大范围环境自主导航

机器人自主导航技术的基础是其自定位能力,同时同步定位与建图(SLAM)是实现机器人自定位的重要方法。目前由于大规模SLAM技术发展的限制,机器人很难实现在大范围环境下进行建图和导航,并且尚没有结合SLAM和实际地理空间信息指导大范围机器人导航的完整自主导航系统。提出基于GIS和SLAM的机器人大范围环境自主导航方法,利用真实的城市空间路网信息,以地理信息系统(GIS)空间数据库的存储和计算能力为数据支撑,基于提出的大范围导航算法,实现了一套包含空间数据库、SLAM、导航算法的完整系统,具有良好的可复用性和可扩展性,符合实际生活场景,可以指导机器人进行大范围条件下的导航和建图行为。同时通过对机器人激光建图信息的存储,使得再次经过本区域的机器人可以在户外精确定位,实现在室外GPS缺失或误差条件下自身位置的修正。此外地图信息的存储可以实现多机器人对地图信息的复用,为多机器人的规划提供支撑。同时将人类世界的空间信息与机器人建图信息相结合,细化和丰富了原有的空间信息。