基于代数神经网络信息融合的侧向定位的实验研究

为提高移动机器人的工位定位精度,通过实验分析了超声波传感器的测量距离d和入射角α对测量精度的影响。基于代数神经网络能实现样本空间的精确映射并具有较好非线性逼近能力,设计了一种移动机器人侧向定位融合模型。经实验比较,该定位融合模型具有较高的精度,使得位置误差小于0.9957mm,角度误差小于0.2966°。将该定位融合模型应用于自主研发的移动机器人的定位实验中,定位位置精度可达到±2.5mm,姿态角精度可达到±0.42°,满足定位要求。      

基于遗传算法与最小最大优化方法的六自由度放疗床参数辨识方法

为了对放疗床进行结构标定,以提高放疗床的定位精度,提出了一种遗传算法与最小最大优化方法相结合的参数辨识方法。根据机构的运动学逆解建立了放疗床的标定模型;结合遗传算法与最小最大优化方法的优点对放疗床的60个参数进行参数辨识,有效减小了目标函数的残差;以激光跟踪仪作为测量工具,对若干组任意位姿进行绝对定位精度实验和重复定位位置精度实验,以验证参数辨识结果。实验结果表明,经过标定后放疗床的绝对定位精度的位置误差小于0.3mm,姿态误差小于0.1°;重复定位位置精度的位置误差小于0.01mm。故所提出的参数辨识方法能够实现对放疗床的标定,且标定精度能够满足放疗床的使用要求。     

基于图像拼接的尺寸精密检测算法研究

针对基于机器视觉的大长径比类零件几何尺寸综合检测中因要求视场大而导致分辨率低,投影误差大等问题,将图像拼接技术应用到视觉测量中,采用已标定摄像机方式建立图像投影模型、提出了基于位姿变换的图像拼接算法实现图像之间的精确配准、基于最佳阈值灰度调整的图像融合以消除图像拼接接缝.通过对标准模板进行检测实验,测量精度可达到±0.006mm,重复测量精度≤0.004mm,结果证明了该算法的可行性.     

一种用于消化道内微型装置磁定位的非线性方法

基于永磁体空间磁场检测的定位方法是用于消化道微型诊疗系统动态定位与跟踪的重要方法之一.本文介绍了一种用于磁定位的非线性方法,该方法基于磁偶极子的磁场分布模型和非线性最优化算法.实验结果表明该方法能够实现对φ8mm×h8mm圆柱N35钕铁硼永磁体空间位置、方向以及磁矩大小的确定,平均定位误差小于10mm,平均定向误差小于6°,磁矩计算误差小于10.5%,定位算法的运算时间小于600ms,说明该方法能够满足消化道内微型装置实时定位与跟踪的需要.     

发动机缸体结合面孔位置度测量方法的研究

发动机缸体结合面倒角孔加工和测量时,其基准为底面及其上的2个定位销孔.由于倒角孔及其基准不在同一平面上,混合使用多个线阵及面阵CCD(charge-coupled device)对倒角孔和定位销孔分别成像,提出了用于孔位置度测量的高精度空间坐标转换算法.最终系统测量数据与作为基准的CMM(coordinate measuring machine)测量数据比对,孔位置最大偏差值为0.030 mm,测量相对误差优于0.03％,测量数据标准差误差小于0.015 mm,在95％置信水平下,系统测量不确定度小于±0.035 mm,系统测量时间小于3 min.在工业现场的大量实验结果表明,提出的倒角孔位置度测量方法能够满足生产线上发动机缸体结合面孔组位置度测量的需要.     

基于变分贝叶斯的自适应 PF-SLAM 方法研究

针对移动机器人即时定位与地图构建中时变观测噪声及粒子位置分布对SLAM精度的影响,本文提出基于变分贝叶斯的自适应PF-SLAM算法,采用高斯混合模型对时变的观测噪声建模,并通过变分贝叶斯方法,迭代估算出混合模型中的未知参数;同时根据粒子权值将粒子划分为固定粒子和优化粒子,通过粒子间的近邻拓扑位置关系调整粒子分布,处理时变观测噪声与优化粒子的位置分布,使得优化的粒子集可以更好地表示机器人位置概率分布,实现观测噪声及粒子位置分布自适应。仿真实验表明本算法对比传统PF-SLAM算法定位与地图构建误差降低了76.45%。实际实验表明本算法处理下的环境轮廓误差对比传统PF-SLAM算法的环境轮廓误差减小了61.87%。该算法有效提高了移动机器人的状态估计精度,为移动机器人即时定位与地图构建提供了新的参考。     

基于二维混合式位置编码的高精度测角

针对具有精密旋转轴系类的高端制造装备或精密测量仪器,其旋转角度采用传统圆光栅难以消除偏心误差对测量角度精度的影响,提出了一种基于二维混合式位置编码的旋转角度高精度测量方法。该测角系统由一个二维混合式位置编码盘、两个CCD相机和远心镜头组成,二维混合式位置编码盘被固定在精密旋转轴系上以获得其旋转角度。然后,建立了测角模型并从数学上证明了测角精度与安装偏心无关。利用多齿分度台对已提出测角系统精度进行检测,测量角度误差在±1″。最后,利用已提出测量方法对直驱转台的角度定位精度进行测量,角度定位误差在±5″内。与传统圆光栅测角相比,该方法不需要考虑安装偏心误差对测角精度的影响,具有稳定性好、使用简单等特点,可用于角度定位误差的检测。     

基于改进EKF的室内机器人充电站自主定位方法研究

针对智能机器人自主寻找充电站充电时对充电站位置的定位和自定位问题,采用红外定位模块与里程计定位信息进行数据融合,分析并建立了两轮驱动室内移动机器人的运动模型与观测模型,利用有限差分线性化方法和小循环迭代结构改进了扩展卡尔曼滤波方法,一方面提高了机器人对目标充电站定位和自身定位的精度,同时减小了因增加计算量而造成的时间损失。仿真实验证明,采用改进方法可使机器人的自定位误差均方差减小约20％,对充电站位置定位的误差控制在约4cm。     

基于单目视觉的仓储物流搬运AGV累积误差检测方法研究

双轮差速驱动搬运AGV在实际运动过程中,由于传感器读数误差和机械传动误差会产生运动累积误差,针对该问题,文中提出一种基于单目视觉的误差检测方法。首先采用基于栅格分割、聚类的方法提取二值图像中的定位块并使用平均值算法计算定位块的中心点;然后根据定位块中心点的相对位置关系建立误差检测计算模型;最后通过实验对本方法进行验证,位置和航向角检测结果误差分别小于1 mm和1°,证明所述方法具有较高的检测精度。该方法对硬件要求低,具有较高的实用价值。     

基于UWB室内定位的迎宾机器人系统研究

针对室内复杂环境下移动机器人很难实现精确定位的问题,设计了一种基于UWB室内定位的迎宾机器人系统。通过架设4个UWB定位基站,以及安装于机器人上方位置的定位标签,对迎宾机器人进行实时定位。介绍了迎宾机器人的总体结构,对其机械系统和控制系统进行了详细说明;提出了一种融合PID和LQR的移动机器人混合路径跟踪算法。最后对迎宾机器人进行实验,验证整体方案的可行性和有效性。实验结果表明,自主研制的机器人系统软硬件运行稳定可靠,设计的UWB室内定位系统具有小于5 cm的室内定位精度,重复精度小于1 cm;所提出的混合路径跟踪算法具有较快的响应速度,跟踪精度小于5 cm。