一种基于多层代价地图的移动机器人导航方法

当前移动机器人导航方法大多数是改善局部路径规划的反应式导航而没有充分考虑全局环境中的行人,借助全局范围的行人感知,提出并实现一种基于多层代价地图的全局路径规划方法。首先基于行人感知进行个人空间和群组交互的社会代价建模,基于行人轨迹预测生成包含预测阶段社会代价的多层动态代价地图,提供预测阶段的社会约束信息。全局路径规划器在动态代价地图基础上定义代价函数进行最优状态的启发式搜索,引入“规划-预测-执行”时序周期进行动态规划。最后通过和传统路径规划器在行人运动、群组交互等仿真、实际场景下进行对比试验,该方法对应路径长度、执行时间更短,和人/群组保持的距离更符合社会性。     

融入情绪模型的人群实时路径规划

目的 人群仿真中高效性和逼真性是群体路径规划的关键问题。已有人群路径规划算法忽略了人群情绪造成的路径选择差异,在大规模实时仿真中仍存在一定的局限性。方法 提出一种融入情绪模型的人群实时路径规划算法(EPP)。使用人格特征理论对人群的情绪进行建模并设定不同情绪所具有的路径选择偏好。在路径建模阶段,通过单次搜索建立全局有向导航图,确定全局层面的可行路径;在路径搜索阶段,提出以期望时间最短为原则的路径规划目标函数,采用局部搜索策略为个体实时规划一条最优或次优的路径。结果 EPP算法可有效地仿真不同场景下大规模人群的路径选择现象;与已有工作的仿真效果和量化指标对比说明了该算法的有效性和高效性;通过不同情绪状态下人群路径选择差异的讨论以及在不同人群运动模型的兼容性实验进一步说明了该算法的健壮性。结论 本文算法具有良好的高效性和健壮性,适用于不同场景下大规模人群路径规划的相关应用。     

大规模人群仿真技术研究

对大规模人群仿真进行了研究,从人对现实世界的认知出发,自底向上建立起三层结构模型对人所处的虚拟环境进行了建模。对虚拟世界按人对路径规划的逻辑划分为三层,分别为认知层、路径层以及拓扑空间层。该多层次结构模型可为虚拟人群仿真过程中的虚拟人的寻径决策提供支持,模拟在突发事件下大规模人群的活动。     

基于关节轨迹规划对行人步态的仿真

为提高智能车辆的行人检测成功率,同时保证人身安全,提出一套完整的仿行人步态装置研发流程,通过建模仿真的方法促进该装置的研发并降低成本。仿真模型按照人体真实数据进行设计,步态的变化主要体现在四肢上;利用D-H参数法和正逆运动学知识,结合MATLAB建模和关节轨迹规划的方法,实现运动仿真;成功模拟出行人步态,得出仿真模型的末端轨迹、关节转角等步态指标在一个周期内的变化。将仿真结果与标准人类行走周期图谱进行了对比验证,保证了仿真模型的结构设计以及运动学模型的合理性,为后续的实际开发提供一定理论依据。     

自主车的运动仿真

在自主车的运动路径规划中,局部路径规划特别重要,而且是自主车的一项关键技术。该文提出了将自主式多智能体的任务和反应性行为模型嵌入到离散事件系统框架中作局部路径规划的方法,此方法克服了势场法（包括早期的虚力场法）的缺陷,为确保自主车运动路径规划的可靠性和合理性,该文就局部路径规划对自主车作运动仿真。     

面向动态场景视频的虚拟行人路径规划

为提高虚拟行人在真实视频场景中路径规划的智能性,提出一种根据视频中真实行人在场景中的分布动态调整虚拟行人路径的方法.首先对场景进行分层建模,虚拟行人可以在不同细节层次的场景图上进行路径规划;在模拟迭代过程中,根据真实行人的当前速度对其未来位置进行预测,并将人流的速度和密度信息投影到稀疏均匀网格上;虚拟行人通过探测射线获取沿途路径上网格的人群分布信息,再根据道路拥堵情况选择在全局或局部层次上对其行走路径进行必要调整,射线探测范围则由虚拟行人的行进速度决定.通过实验模拟证明了该方法的有效性.与传统方法的模拟结果相比,文中方法可以更自然地模拟虚拟行人融入真实人流的过程.     

运用仿真技术优化泳池清洁机器人的路径规划设计

在泳池清洁机器人的设计过程中,为优化路径规划设计,提出了运用计算机仿真程序模拟工作环境进行仿真实验的方法,并对仿真结果进行了详细的对比分析,为研究和设计移动机器人路径规划提供一定的帮助.     

基于深度Q网络的人群疏散机器人运动规划算法

针对公共场合密集人群在紧急情况下疏散的危险性和效果不理想的问题，提出一种基于深度Q网络（DQN）的人群疏散机器人的运动规划算法。首先通过在原始的社会力模型中加入人机作用力构建出人机社会力模型，从而利用机器人对行人的作用力来影响人群的运动状态；然后基于DQN设计机器人运动规划算法，将原始行人运动状态的图像输入该网络并输出机器人的运动行为，在这个过程中将设计的奖励函数反馈给网络使机器人能够在"环境-行为-奖励"的闭环过程中自主学习；最后经过多次迭代，机器人能够学习在不同初始位置下的最优运动策略，最大限度地提高总疏散人数。在构建的仿真环境里对算法进行训练和评估。实验结果表明，与无机器人的人群疏散算法相比，基于DQN的人群疏散机器人运动规划算法使机器人在三种不同初始位置下将人群疏散效率分别增加了16.41%、10.69%和21.76%，说明该算法能够明显提高单位时间内人群疏散的数量，具有灵活性和有效性。     

一种结合导航点的社会力疏散仿真软件研究

社会力模型广泛应用于人群仿真。针对该模型在人群疏散仿真中存在抖动、穿透现象,分析产生该现象的原因,采用多线程优化的方法改进社会力模型。对于多障碍物场景中行人存在停滞和移动缓慢的现象采用增加导航点优化行人的疏散路径。采用优化的社会力模型研制一个人群疏散仿真软件,该软件可以定义多种人群仿真参数,实现人群仿真。通过该仿真软件对地震疏散情景进行仿真实验,对实验数据进行对比分析,验证了该仿真软件可以推演人群的疏散行为,可以为人群的疏散策略制定提供参考数据。     

未知环境下基于椭圆约束的机器人路径规划

针对未知环境下机器人路径规划问题,提出一种基于椭圆约束的路径规划方法。借助椭圆约束规划路径,将路径规划问题转化为椭圆参数优化问题。通过建立椭圆约束优化模型,引入障碍物和目标位置的约束,考虑机器人运动步长及运动方向的影响,实现复杂未知环境下机器人路径规划。基于不同算法的仿真实验结果表明,该方法有效解决了未知环境下机器人路径规划问题,在大量障碍物存在的未知环境,也能快速有效地进行无碰撞路径规划。     

基于仿真的城市规划信息平台系统的研究

文中根据实际课题开发经验,提出了建立基于仿真的城市规划信息平台及辅助决策支持系统的系统结构、技术路线,并给出了一些关键技术的解决思路。结合实际开发,阐明了几个创新点:城市实时三维信息的数据库管理与多层次交互式操作;规划设计的三维辅助审批和建库;多数据源的快速建模方法;规划方案审批及公众参与;规划影响的实时分析。文中提供了城市规划管理所需的更先进的信息技术手段,使得城市规划的高效的管理、科学的决策和顺畅的沟通成为现实。     

基于Europa2的智能规划动态仿真与建模

仿真与建模是智能规划(特别是时态规划)走向应用的重要而困难的研究主题。目前已有的规划可视化建模工具只能支持领域无关的仿真和建模,无法模拟现实场景。基于时间线的Chronicle规划与Microsoft最新的图形显示技术WPF在某些概念上存在自然的对应关系。基于这样的思想,针对NASA开发的开源时态规划平台——Europa2,使用WPF基础类库和相关工具,研究智能规划能够模拟现实场景的动态仿真和建模的设计方法并给出了实例演示。研究表明,对诸如Europa2一类基于时间线的Chronicle规划系统,可以应用WPF一类通用图形技术进行方便的建模和动态仿真,从而初步解决了规划系统模拟现实场景的仿真和建模难以实现的问题。     

基于MATLAB轨迹规划的模型建立与数值仿真

依据多体系统理论及运动建模方法建立了机载成像设备地面仿真系统模拟载机运动的数学模型。依据牛顿迭代法和广义伪逆求解法，利用MATLAB编制了该仿真系统的轨迹规划程序。针对于载机的其中一种飞行状态，进行了轨迹规划的数值仿真，从而说明所设计的轨迹规划器的实用性和有效性。     

Wandering crowd simulation based on space syntax theory

Space syntax has proven there appears to be a fundamental process that informs human and social usage of an environment,and the effects of spatial configuration on movement patterns are consistent with a model of individual decision behavior.Introducing space syntax to crowd simulation will enable space structure guide the random movement of the crowd with no specific targets.This paper proposes a simulation method of the wandering crowd,which calculates the crowd distribution corresponding to the space through space syntax and uses a hybrid path planning algorithm to dynamically navigate the crowd to conform to the distribution.Experiments show the presented method can obtain reasonable and vision-realistic simulation results.     

基于OpenGL的翼身调姿对接仿真系统开发

针对一种由三轴定位器构成的飞机翼身调姿对接系统,阐述其调姿对接流程,通过机身、机翼轨迹规划及其相应的定位器运动学逆解,实现其调姿算法. 采用面向对象技术,在Visual Studio 2010环境下利用OpenGL（Open Graphic Library）图形库函数开发翼身调姿对接仿真软件,结合定位器运动学方程和翼身轨迹规划实现整个模型在软件界面中的动态仿真,仿真结果能够直观反映机身或机翼位姿及其动态过程,验证了翼身调姿对接算法的正确性.     

卷烟企业制丝车间基于仿真的生产计划与调度系统集成的研究

本文首先分析了卷烟厂制造执行系统的特点以及发展现状,描述了一个生产计划、仿真和调度集成系统。描述了集成系统的框架及主要组件的功能,以及集成系统的运行机制。该系统利用仿真技术将企业的生产计划与作业调度紧密集成,实现了计划部门与生产部门在信息和流程上的紧密关联。     

六自由度机械手三维可视化仿真研究

针对Reniovo型六自由度机械手的特定构型,分析了机械手的基本结构,用D-H方法建立了其运动学模型,并推导了基于解析法的机械手正、逆运动学求解方法,针对运动学逆解,推导了基于多解自动寻优的方法,提高了机械手的可行工作空间和避碰能力,最终在运动学求解基础上设计了机械手的运动轨迹规划算法。此外,利用3ds Max进行机械手三维建模,并利用Open Gl技术实现机械手三维运动显示,以三维可视化仿真的方式对机械手的逆解及轨迹规划算法进行了仿真验证,仿真结果显示仿真机械手可以准确执行预期轨迹并达到预定的位姿,证明了上述的仿真方法对于研究机械手工作原理、工作空间及进行碰撞检测都具有参考意义。     

基于文化算法的家庭服务机器人任务规划

通过对家庭服务机器人任务规划问题进行形式化描述,给出了问题的求解模型,提出了一种改进的文化算法,通过算法中信念空间和种群空间的相互联系和相互促进实现求解。算法采用独特的编码方式,其种群空间采用遗传算法作为进化手段,采用较为独特的信念提取方式构造算法的信念空间并促使其进化。将该算法用于家庭服务机器人大赛的仿真平台上,证明其有效性。     

装配规划与方案评价集成系统的研究与开发

为了将装配顺序规划与方案评价有效集成,规划合理的装配顺序,检验装配过程中存在的干涉情况,提出了人机交互定义分层装配顺序主模型与自动生成子装配的两级装配顺序规划方法．该方法适用于大型装配模型的装配顺序规划场合;在原有的研究项目KMCAD3D基础之上,开发了一套实用的装配顺序规划与方案评价原型系统;通过对二级蜗轮减速器实例的装配顺序规划讨论,说明了该方法的可行性．