信息双向融合的机器人协同导航方法

根据双足机器人足部惯性导航系统与轮式机器人航位递推/同步定位与建图(SLAM)导航系统不同的误差发散特性构建信息双向融合滤波器,即利用双足机器人导航系统中的误差零速修正(ZUPT)方法减少轮式机器人导航系统误差,并利用轮式机器人导航系统中的SLAM算法在一定环境条件下修正双足机器人的定位误差,从而同步提高两类机器人导航系统的定位与航向精度.实验结果表明:导航系统定位误差约为行进距离的2.3％,在室内等卫星导航系统失效的环境中可有效提高机器人群体导航系统的综合导航性能.     

基于ROS和SLAM的全向移动语音机器人设计

针对传统嵌入式单片机控制的移动机器人交互少、自主运行能力不足的问题,设计并构建了语音启动的基于ROS元操作系统的移动机器人系统.以Linux系统的微处理器作为核心控制平台,STM32单片机作为下位机,结合激光雷达、GY-85等器件,根据混合硬件架构思想设计了一款全向移动的智能语音机器人.该机器人利用激光雷达采集环境信息,并用hector SLAM算法进行建图,利用AMCL算法进行定位和导航,并且采用了麦克纳姆轮底盘进行全方位的移动.对机器人的语音交互、实时定位和建图的功能进行了实地实验.实验结果表明,该移动机器人具有良好的语音交互、建图精度和系统特性,可有效完成建图定位和导航功能.     

全景化智能小车

本文设计的智能小车硬件系统使用英伟达的Jetson Nano开发板,软件系统使用Ubuntu18.04搭配ROS1.0。视觉巡航模块运用深度学习中的CNN网络对赛道图片和转向数据进行训练,建立赛道转向的数学模型;交通标志检测模块使用YOLOv5对特定的交通标志进行训练与识别;导航避障模块使用激光SLAM的方法,采用Gmapping建图算法建立实时局部地图,然后运用扩展卡尔曼滤波算法融合里程计与IMU数据进行定位,通过激光雷达扫描得到环境中障碍物的位置信息,再使用导航算法实现障碍物区域的路线制定,以此实现自动行驶。     

基于ROS的无人配送车导航系统的设计与实现

针对无人配送车在自主导航过程中存在的寻路效率低、避障能力弱、转折幅度过大等问题,该文采用搭载机器人操作系统(ROS)的Turtlebot3机器人作为无人配送车,设计并实现了高效稳定的无人配送车自主导航系统。ROS是专门用于编写机器人软件的灵活框架,对其集成的SLAM算法进行改进,以完成无人配送车在封闭园区环境中的即时定位与地图构建,同时对ROS导航功能包集成的路径规划算法进行改进,使无人配送车在已知环境地图中规划生成出适合无人配送车工作的路径和有效避开障碍物。最后在Gazebo仿真环境中对无人配送车自主导航系统进行测试与验证。仿真试验结果表明,设计实现的无人配送车导航系统能够很好地满足无人配送车在封闭园区中的自主导航功能。     

基于Rao-Blackwellized粒子滤波器移动机器人SLAM研究

SLAM是移动机器人在未知环境下实现自主导航的关键技术,为解决传统RBPF-SLAM算法建图效果差、计算效率低的不足,基于分层控制的思想,利用kobuki底盘和RPLIDAR A2雷达搭建了机器人导航系统,提出一种优化的Rao-Blackwellized粒子滤波的SLAM方法,粒子采样时纳入高精度的激光数据以弥补里程计数据的不足,优化建议分布函数,对相邻扫描帧进行迭代最近点匹配,增加自适应重采样步骤,并进行了现场建图实验.对比定位误差和运行效率,改进方法要优于传统方法,表明改进方法能有效解决上述问题.     

室内移动机器人新型视觉导航系统设计

视觉导航作为一种重要的机器人导航方式正日益受到人们的关注,为了解决目前采用视觉导航存在的算法设计复杂、导航性能差等问题,提出一种新的室内移动机器人视觉导航系统设计方案。首先阐述了该导航新方法的设计思想,然后介绍了采用该方法的导航系统的整体结构设计。利用放置在室内固定位置的摄像机采集室内环境的视频图像,设计了实时图像分析算法实现障碍物躲避、机器人位置跟踪等功能,为机器人的行走提供导航依据,同时通过无线通信的方式发送控制指令,实现对室内移动机器人的行走过程导航控制。     

基于ROS的室内自主移动机器人设计

设计一款基于ROS的i室内自主移动机器人，根据机器人实际功能需求，选择基于四轮差速驱动的机器人底盘。该机器人以Jetson Nano为核心控制器，ArdunoMega2560板和驱动板为辅控制器，辅控制器采用一体化设计，将各功能子电路通过优化布局方式集成一块PCB扩展板，增加了辅控制器的可靠性和稳定性，并能减少了接线的数量。该机器i人利用ROS系统把机器人所用所要进行的一系列工程整合在一起，激光雷达为主要传感器。通过上位机（JetsonNanio）与下位机（Arduno板和驱动板）的通信，使下位机接收到上位机的消息，发送指令到驱动板，驱动板进行速度和方向的控制。ArdunoMega2560板接收上位机的指令后向电机驱动板传输信号，电机驱动板通过连接PWM端口来控制小车左右电机的转速，从而实现差速转向。通过测试，移动机器人通过激光雷达进行SLAM建图，实现机器人能够自主导航、自主避障等功能。     

变电站智能巡检机器人激光导航系统研究

针对现有变电站智能巡检机器人导航定位方式的不足,将激光定位技术应用于巡检机器人导航,设计了巡检机器人激光导航原型系统,并在室外环境下对其进行了实验测试,实验结果表明,巡检机器人运行平稳,具有较高的导航控制精度.另外,文中详细论述了巡检机器人激光导航系统实现过程中所涉及的激光定位及导航控制原理,并给出了导航系统的硬件组成结构和软件执行流程.     

激光雷达运动畸变去除的算法设计

近年来,激光雷达的同时定位和地图构建(SLAM)算法发展相对成熟.然而,移动底盘与激光雷达作为激光SLAM系统的主要传感器,当传感器的精度降低时,将会影响机器人定位的准确度与构建地图的效果.因此,针对精度低的激光雷达快速运动时而产生的畸变,论述了轮式里程计的辅助算法.由于轮式里程计的辅助方法是位置线性假设,因此导致该算...     

基于激光雷达传感器的RBPF-SLAM系统优化设计

针对传统Rao-Blackwellized粒子滤波(RBPF)方法的同步定位和建图(SLAM)问题,提出了一种基于激光雷达的RBPF-SLAM系统优化方法,利用高精度激光雷达数据,修正了基于里程计读数的建议分布函数,减少了滤波过程所需的粒子数目;引入了自适应重采样机制,缓解由于重采样带来的粒子消耗问题.为验证改进算法性能,在搭建的差速型移动机器人平台上,进行了验证试验,结果表明:改进后的RBPF-SLAM方法,能够实时构建栅格地图,在建图效率和精度上均有明显的提升.     

移动机器人自主导航系统及上位机软件设计与实现

针对移动机器人自主导航系统,采用C++语言设计了一款基于Qt的跨平台实时数据可视化上位机软件;该软件执行SLAM技术和路径规划算法,实现可视化移动机器人建图与导航过程以及实时读取数据参数等功能;首先介绍移动机器人的硬件结构和功能;其次给出了自主导航所运用到的改进RRT*算法和动态窗口法;在详细叙述上位机软件工作流程的基础上,开发和设计了实时话题显示、读取以及界面可视化等功能;最后基于ROS系统完成移动机器人自主导航功能,并通过实时地图与数据可视化来验证所设计上位机软件功能的有效性。     

双臂搬运机器人反应式导航控制系统设计

为增强双臂搬运机器人在作业任务过程中的行进避障能力,使其运动行为得到连续有效控制,设计双臂搬运机器人的反应式导航控制系统。根据单片机与电机电路的连接形式,选择合适的ARM微处理器元件与PIC单片机结构,再联合HN-9移动平台、智能导航平台、ROS操作平台,完善反应式导航子模块的运行能力,实现控制系统的硬件单元设计。求取绝对位姿向量、相对位姿向量的计算结果,以此作为自变量系数,确定速度雅可比指标,并推断得出动力学递推表达式,完成对双臂搬运机器人的协调控制,联合相关硬件应用结构,实现双臂搬运机器人反应式导航控制系统的设计。对比实验结果：反应式导航控制系统可使机器人准确躲避行进障碍物,且躲避过程中机器人完成作业任务的能力不会受到影响,符合连续有效控制机器人搬运行为的实际应用需求。     

基于VSLAM的自主移动机器人三维同时定位与地图构建

移动机器人在探索未知环境且没有外部参考系统的情况下,面临着同时定位和地图构建（SLAM）问题。针对基于特征的视觉SLAM（VSLAM）算法构建的稀疏地图不利于机器人应用的问题,提出一种基于八叉树结构的高效、紧凑的地图构建算法。首先,根据关键帧的位姿和深度数据,构建图像对应场景的点云地图;然后利用八叉树地图技术进行处理,构建出了适合于机器人应用的地图。将所提算法同RGB-D SLAM（RGB-Depth SLAM）算法、ElasticFusion算法和ORB-SLAM（Oriented FAST and Rotated BRIEF SLAM）算法通过权威数据集进行了对比实验,实验结果表明,所提算法具有较高的有效性、精度和鲁棒性。最后,搭建了自主移动机器人,将改进的VSLAM系统应用到移动机器人中,能够实时地完成自主避障和三维地图构建,解决稀疏地图无法用于避障和导航的问题。     

基于场景理解与改进型BUG算法的移动机器人避障

针对现有移动机器人在视觉避障上存在的局限,将深度学习算法和路径规划技术相结合,提出了一种基于深层卷积神经网络和改进Bug算法的机器人避障方法;该方法采用多任务深度卷积神经网络提取道路图像特征,实现图像分类和语义分割任务;其次,基于语义分割结果构建栅格地图,并将图像分类结果与改进的Bug算法相结合,搜索出最优避障路径;同时,为降低冗余计算,设计了特征对比结构来对避免对重复计算的特征信息,保障机器人在实际应用中实时性;通过实验结果表明,所提方法有效的平衡了多视觉任务的精度与效率,并能准确规划出安全的避障路径,辅助机器人完成导航避障。     

基于区块链技术的工业机器人视觉检测及避障系统设计

传统的工业机器人避障系统只能处理数据信息,导致障碍物检测准确率低,设计的避障路线实际应用效果差。为此,引入区块链技术设计一种新的工业机器人视觉检测及避障系统。系统设计分为硬件及软件两部分,硬件优化了系统电源,通过传感器分析环境信息、障碍物参数,选用TX-AS700无线射频通信模块,以HSJ-2芯片作为检测器电路核心,用以传输并存储障碍物数据。软件部分在Visual C++程序框架中设定应用程序,与区块链技术中的数据库资源相结合,实现图像信息提取,计算区块阶矩得到障碍物检测公式,通过仿真程序分析处理障碍信息,并设计有效的避障路线。实验结果表明,基于区块链技术的工业机器人视觉检测及避障系统能够提取图像信息,检测到的障碍物准确率高,系统的检测有效率平均值为83%,避障准确率接近理想避障效果,能够规划出更加有效的避障方案。     

基于LabVIEW软件的机器人避障控制系统设计

设计机器人避障控制系统,采用传统设计方式存在避障效果差的缺点,为了避免该缺点影响系统控制效果,提出了基于LabVIEW技术的机器人避障控制系统设计。根据控制系统总体结构,采用LabVIEW技术对信息进行综合处理,并汇总到DSP 微处理器模块,从而实现机器人相对定位。依据机器人避障控制系统的硬件结构,进行系统模块化设计,通过单片机执行定时中断服务子程序,以此控制系统电路,并计算出机器人距障碍物的距离。通过RS232 串行通信线缆交换海量数据,以此设计控制器结构,其中上位机直接控制移动机器人,下位机间接控制移动机器人。使用数字控制振荡器可实现高精度参数化调制,进而输出正余弦波形。使用PAR传感器,直接与数字控制振荡器相连,具有随时启动应用的特点,采用TSR传感器可对障碍物静态、动态不同工况下进行数据采集与传输。通过JTAG标准测试协议,用于芯片内部测试,同时隔离逻辑电路和芯片引脚。依据系统软件流程,设计机器人避障功能。由实验结果可知,该系统避障效果最高可达到97%,具有良好应用价值。     

架空输电线路巡线机器人的视觉导航

巡线机器人沿相线行走时必须探测识别和定位各种障碍物,并根据障碍类型规划越障行为。针对220 kV架空输电线路的结构特点,利用视觉传感器,设计了基于结构约束的障碍识别算法,完成了障碍识别和分类。根据障碍物的结构特点,设计了一种自适应多窗口区域立体匹配算法,实现了障碍物的双目视觉定位。模拟线路实验结果表明,算法能可靠地从复杂背景中识别并定位出防振锤、悬垂线夹和耐张线夹等障碍物,满足了巡线机器人导航要求。     

一处室内轮式自主移动机器人的导航控制研究

介绍了一种室内移动机器人CASIA-I.对该机器人的运动机构做了较为详细地阐述,针对该运动机构给出了机器人的运动方程和一种导航控制算法,并根据该算法进行了软件仿真和实物实验.在软件仿真和实物实验两种环境下,机器人都能够实时避开障碍物奔向目标.仿真和实验表明:该移动平台具有良好的可靠性,且该导航控制算法是一种有效的导航算法.     

基于CAN总线的移动机器人通信系统设计

近年来,对移动机器人的研究已成为热点,尤其是对移动机器人数据通信系统的研究。由于CAN总线技术具有网络功能,因此本文利用CAN总线构建了一个移动机器人的数据通信系统,使得机器人内部可以灵活地挂接多个功能模块。本文所设计的移动机器人具有动作模块、语音交互模块、避障与导航模块等。实验表明利用CAN总线技术可以提升移动机器人数据通信的可靠性和可扩展性。