高压输电线路自主巡检机器人的检障与定位

针对高压输电线路巡检机器人系统具有多种类多数量传感器的特点,介绍一种根据线路环境信息的差异、机器人运行速度的快慢而将检障行为进行分类规划再有机融合的检障与定位方法,并介绍机器人高、中、低速下各检障行为的算法.通过模拟线路的检障与定位实验,表明提出的基于多源传感器行为融合的检障定位方法的正确性和实用性.     

基于Matlab的有路标移动机器人定位仿真

为了满足机器人精确定位的要求,提出一种基于多传感器信息融合的自定位算法并介绍了如何利用Matlab搭建移动机器人定位系统的仿真模型.仿真程序建立了移动机器人活动的虚拟环境,模拟了机器人的运动模型、里程计、激光雷达观测模型,利用扩展卡尔曼滤波算法将里程计和激光传感器采集的数据进行融合;最后,由匹配的环境特征对机器人的位置进行修正,得到精确的位置估计.仿真试验的结果表明该定位系统具有较高的定位精度.模块化的仿真系统设计有利于其他定位算法的验证,对机器人系统的理论研究以及实用化具有重要的作用.     

一种多机器人编队协同定位的方法

针对多机器人编队导航,提出了一种协同定位的方法.一个主机器人带领其他成员机器人,主机器人配备视觉传感器及激光扫描仪,成员机器人通过融合内部传感器数据进行自身定位.主机器人利用双目视觉进行目标检测,确定目标方位及距离信息,并利用激光扫描仪结合视觉获取的方位信息得到成员机器人位置及航向.基于联邦滤波算法提出了一种联合滤波模型,融合多传感器信息得到精确定位.1个Pioneer 3-AT和3个AmigoBot机器人编队的协同定位实验表明:该方法可行,误差范围小,满足实际应用的精度要求.     

基于Kinect传感器的机器人室内环境检测方法

针对移动机器人室内环境检测问题,提出了一种基于Kinect传感器的目标物体检测方法.利用Kinect传感器采集的视频图像和深度数据来实现对机器人工作环境中已知特征目标物体和完全未知目标物体的检测及定位.对于已知特征目标通过颜色特征分析来完成检测,而对于完全未知的物体则通过深度地面消除算法和提取深度图像的轮廓来进行检测.利用传感器成像模型对检测出的目标区域进行三维空间定位,从而获取目标物相对于机器人的空间位置信息.基于移动机器人平台进行实验,结果表明,该方法能够有效地实现室内环境信息的检测及定位.     

多源融合定位算法综述

随着机器人、无人车等自主导航系统的大量涌现,定位导航技术在最近20年得到迅猛发展,用户对新一代的定位导航技术提出了新的要求,即在任意环境、任意时刻、任意平台都能具备可靠的定位导航能力.多源融合定位算法是实现该目标的唯一有效途径.本文从传感器观测模型、环境场景模型、载体运动行为模型出发,综述了卫星导航、惯性导航、视觉传感器、激光雷达单一传感器的定位方法,分析了定位导航运行的环境场景对多源融合定位的影响,以及载体运动行为对定位的影响.最后,从融合框架层面将多源融合定位算法分为优化和滤波两大类进行深入分析.     

基于CBL的双目视觉自主机器人定位

在需要机器人做出快速反应的环境中,为了解决通过廉价传感器(彩色视觉)实现自主机器人的定位,提出了基于约束路标(CBL)的双目视觉自主机器人定位方法．在CBL的路标测量类型中增加了直线的斜率,同时双目视觉的协作为定位提供了更多信息,提高了机器人位姿估计的准确度．实验结果表明了该方法的可行性和有效性．     

SLAM仿真系统在智能移动机器人中的应用研究

为实现机器人的自主导航,采用了SLAM三层结构的仿真模型,通过对产生环境地图和实体对象程序的设计,并采用面向对象的设计方法,模拟了一种基于MATLAB的SLAM仿真系统,借助于对内部和外部传感器的数据采集文件的模拟应用,同时完成了机器人的定位和环境地图的构建。     

基于模型的巡线机器人无碰避障方法研究

结合课题组所设计的巡线机器人,利用线路环境结构化的特点,通过霍尔接近传感器精确定位障碍物与机器人之间的位姿关系,采用D-H法构建巡线机器人运动学模型,将障碍物固连一个空间坐标系,最终可在与定位点固连的机器人基坐标系中空间重构障碍物及机器人越障手臂.在机器人越障手臂与障碍物空间位姿关系可测的情况下,并考虑到机器人越障时间短为实际需要,规划一条最短无碰越障路径.最后通过实验验证了基于模型的无碰避障的有效性.     

移动机器人Markov定位算法的研究——方向传感器建模新方法

为了改善移动机器人Markov定位算法中方向传感器模型的性能,提出基于高斯函数的新概率模型.该模型考虑了方向角周期性问题,对相位进行了转换,利用高斯函数对方向传感器进行了概率建模.将此模型放入Markov算法,与其他传感器组成观测模型,并进行对称环境中的单次定位仿真和复杂环境中的连续定位仿真.仿真结果表明,这种概率模型计算量小,收敛速度快,在大量测量噪声存在下工作稳定.     

一种机器人仿生气味源定位策略

基于扁形虫动态刺激反应和生物趋激性行为,提出了一种机器人仿生味源定位算法,该算法不需要检测风向信息和气体绝对浓度信息.机器人使用该算法可以自主进行味源搜索定位,在高斯模型环境下机器人跟踪气味烟羽的实验仿真说明该算法具有简单、搜索速度快、效率高的优点.     

冗余复合构型微创手术机器人定位方法研究

根据冗余复合构型微创手术机器人兼具冗余关节和被动关节的特点,提出了一种针对此类复杂多自由度机器人的定位方法。首先分析了机器人构型特点,然后利用D-H法建立了机器人运动学方程,并结合临床实际,确定冗余关节角,将运动方程进行退化,得到合理的运动学逆解和定位角。利用微型磁定位传感器进行被动关节臂实时位形测定,开发出机械臂定位界面,提示操作者进行定位和臂形设置。实验结果表明,定位方法可行,可视化效果好,适于临床操作。     

仿人机器人多传感器定位系统

为了提高仿人机器人SHFR-Ⅲ人机交互系统的定位精度和定位可靠性,设计多传感器定位系统,包括基于热释电红外传感器垂直阵列的红外定位系统、基于听觉传感器三角形阵列的听觉定位系统和基于立体双目视觉的视觉定位系统.提出权重随目标位置和外部环境可变的加权平均融合算法,将3种定位数据的融合结果作为最终定位结果.实验结果证明：多传感器定位系统的限制条件比单传感器定位系统更少,环境适应性更强,有效提高了交互系统的整体定位精度和可靠性.     

全方位精密微小型移动机器人的运动分析

采用压电陶瓷作为微驱动元件，设计了一种尺寸为50 mm×50 mm×10 mm，基于尺蠖蠕动原理工作的新型全方位精密微小型移动机器人，以其作为负载平台，用于精密操作过程中对微小元件的搬运、操作、精密定位等.在介绍尺蠖蠕动工作原理的基础上，对机器人的运动特性进行了分析，建立了机器人全方位运动模型.对机器人进行了分辨率、定位精度以及全方位运动等的实验研究，实验结果表明，该机器人负载能力约为750 g，最大工作频率可达40 Hz，运动速度可达208 μm/s，运动分辨率可达50 nm，开环直线定位偏离率约为5％；在采用了逐次逼近法进行误差补偿和显微视觉实现闭环控制后，定位精度可达100 nm，可以作为一种通用的高精密移动定位平台，在机器人上集成多种精密微操作器件后，可完成多种微作业任务.     

全向轮式移动机器人的定位导航算法

在全向轮式移动机器人定位及导航算法中,存在特定方向驱动力小且高速走圆弧时超调和打滑的问题,针对此问题,本文进行了研究。首先介绍了全向随动轮定位数学模型及定位标定方法,然后着重分析包括全向轮速度合成、直线导航和圆弧导航在内的全向导航算法,最后分析全向轮式移动机器人定位及导航算法中存在的问题及产生的原因,提出改进算法,并通过实验测试。测试结果表明,适当地选取a值即在两个方向上适当的分配速度能够达到减小超调的目的。     

变电站故障预警巡检机器人自主运动规划

针对当前变电站巡检无人化的场景需求,结合变电站的内部环境特征、巡检机器人运动学与动力学模型,提出智能巡检机器人自主运动规划方法与故障诊断方法.为克服传统蒙特卡洛算法中机器人绑架和粒子数固定问题,提出自适应蒙特卡洛定位算法,对巡检机器人位置实时定位,并与故障阈值的异常温度检测与报警算法相结合.通过真实场景下的路径规划与多种电力器件温度监测实验,证明了提出的方法能有效规划最优巡检路径与温度巡检任务.     

基于地面特征的单目视觉机器人室内定位方法

针对高精度的机器人室内定位方法中成本过高的问题,提出一种基于地面特征的单目视觉机器人室内定位方法。该方法通过安装在机器人底盘的单目鱼眼摄像头采集地面图片,并经过一系列图像处理,将得到的地面方格直线和相机的位姿关系作为观测量,通过推导出观测方程并根据扩展卡尔曼滤波算法得到机器人的位置信息。基于机器人当前时刻位置数据和地面的固定方格大小提出线预测算法,有效地排除干扰线段的影响。实验结果表明,该机器人室内定位方法定位精度可以达到2 cm,具有较好的鲁棒性,能够为低成本的机器人室内定位提供较好的技术参考。     

油-气管道检测机器人技术现状及展望

为提高油-气管道检测的效果,结合国内外典型管道机器人的特点,综合分析了管道机器人运动控制技术、定位技术和实时检测技术3个方面的现状,并指出了核心技术的不足;针对石油化工行业高温带压管道环境,提出管道检测机器人的研究重点为分层模糊神经网络运动控制技术、CCD视觉定位技术、低频电磁定位技术和分层图像分割的优化方法等。为进一步提高化工油-气管道内检测机器人的检测效果提供了理论依据。     

Representation of Dynamic Positioning on Hovering Type Autonomous Underwater Vehicle in Precise Welding Operations

This paper proposes dynamic positioning (DP) on a hovering autonomous underwater vehicle (HAUV) to perform accurate underwater processes such as welding operations. High maneuverability, high controllability, and hovering of the robot were the prerequisites of this operation, which increase its accuracy and velocity and reduce costs and human health risks. Other types of thrusters were used in this robot to reduce the number of thrusters and controller''s complexity. Controlling every 6 degrees of freedom to perform this type of operation was done. Furthermore, such a delicate operation required controlling the translational and rotational movements together. There was also a need to control the velocities to travel in a prescribed distance at a reasonable time. The possibility of dynamic positioning for welding and maintaining position at a point was defined for the robot. Then the robot''s performance under a defective state-servo motor failure, thruster malfunction-and the subsequent effects on the performance during the predetermined missions were investigated. Simulation results demonstrated that the HAUV has the capability to perform dynamic positioning operations. In this article, one of the prevalent classic control methods called PID controller was employed for controlling the movements of the robot.     

双星定位系统中星历误差的分析与研究

为了研究星历误差对双星定位系统定位精度的影响,根据双星定位系统定位的数学模型,分析各种测量误差对系统定位精度的影响,推导出了差分定位体制下系统的定位误差模型.重点研究了星历误差对其定位精度的影响,并推导出了其数学误差模型,得出系统经过差分修正后较大的星历误差可等效于一个较小的测距误差的结论,并在一定条件下给出了其仿真结果,从而揭示了星历误差影响系统定位精度的规律.研究结果为分析其他误差因素对其定位精度的影响奠定了基础.