移动机器人自主导航矩阵二维码辅助定位研究

移动机器人自主导航过程中,为机器人提供精确地位置信息十分重要,只有机器人有了精确地位置信息才能准确地导航到目标点。由于单纯的惯性和里程测量系统的相对定位方式都不能消除长时间的累计定位误差,因此需要一种绝对位置信息加以辅助修正累计误差。二维码是一种很好的可以存储绝对位置信息的方式,且信息获取简单易用,本文提出了一种将矩阵二维码作为绝对位置标签辅助修正里程和惯性测量系统导航过程中产生的累计误差的导航定位方法。通过实验对比验证了该方法的有效性。     

机器人实时定位与导航系统仿真设计研究

研究机器人实时壁障检测与定位问题.机器人定位导航是机器人学的一个重要研究领域,是移动机器人实现完全自主的关键,精确地定位是完成导航任务必须首先解决的关键问题.为此提出了一种改进的机器人的定位和导航算法,可以有效地解决机器人导航过程中的定位、累计误差修正等问题,实验结果表明,改进方法误差更小,使得机器人策略路线的制定更加方便可靠.     

基于虚拟导航线的农业机器人精确视觉导航方法

针对农田、野外环境中无人工标记情况下的导航问题,提出了一种基于虚拟导航线的农业机器人精确视觉导航方法。该方法不需要铺设导航线或者路标即可引导机器人行走直线。首先,根据需求确定需要跟踪的目标区域,之后控制机器人调整方向直到目标移至视野中央;其次,根据机器人和目标的位置确定参照目标,并依据两个目标的位置确定虚拟导航线;然后,动态更新导航线,并结合虚拟定标线和虚拟导航线确定偏移角度和偏移距离;最后,利用偏移参数构建模糊控制表,并以此实现对机器人旋转角度和行走速度的调整。实验结果表明,该算法能较为精确地实现对导航路线的识别,进而利用模糊控制策略使机器人沿直线向目标行走,且导航精度在10 cm以内。     

融合语义激光与地标信息的SLAM技术研究

针对移动机器人在SLAM（即时定位与地图构建）过程中出现的定位失真问题,提出一种通过搭建地标数据库和位姿推导模型,修正机器人错误定位的方法。建图过程中,融合视觉信息与激光数据,得到语义激光,赋予地标语义标签并记录其在地图上的位置信息。导航过程中,当产生定位偏差时,结合多种位姿数据和相对位置关系,推算出机器人在地图上的实际位置,完成重定位。通过实验测试可知,该方法克服了现有机器人在实际室内动态环境下,单一地采用激光或视觉进行定位或重定位技术的缺点和不足,能有效解决“机器人位置漂移问题”。将机器人从当前位置劫持到另一位置,也能根据提出的算法迅速重定位,且定位精度高。     

多传感器信息融合在移动机器人定位中的应用

机器人自定位是实现自主导航的关键问题之一。为了满足机器人在导航时精确定位的要求,提出一种基于多传感器信息融合的自定位算法。根据对机器人运动机构的分析和运动机构间的刚体约束,建立起机器人的运动学模型;由传感器的工作原理建立里程计和超声波传感器的观测模型;利用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法将里程计和超声波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。实验结果表明:该算法明显地消除了里程计的累计误差,有效地提高了定位精度。     

助行机器人导航与远程监护系统的设计与实现

针对助行机器人在室外未知环境中的导航需求,分析了不同导航方式的优缺点,设计并实现基于全球定位系统(GPS)的机器人定位导航系统.详细地描述了室外环境地图的创建过程和地图精度的控制.为了提高定位的精度,利用地图匹配修正GPS定位误差,同时融合机器人实时速度数据,得到最终的机器人位置.在机器人定位的基础上,实现助行机器人的...     

微型机器人视觉系统的实现

利用Ф2mm电磁型微马达作为执行器设计制作了一外形尺寸为 5mm× 6mm的微型机器人小车 ,附设了粗细两级CCD摄像头来实现机器人视觉。为了满足机器人实时控制的要求 ,采用简单实用的机器人运动参数粗略提取方法 ,实现了机器人当前位置、运动速度和方向以及运动加速度等参数的实时提取。当机器人到达目的地来实现微器件精密定位时 ,采用亚像元定位的方法来实现微操作端位置参数的精确提取。模板匹配技术在微型机器人系统中的灵活运用解决了系统参数提取的实时性问题 ,实现了机器人视觉     

移动机器人视觉导航控制研究

该文研究了移动机器人视觉导航的控制问题。针对导航中的图像畸变以及视野有限易造成导航线丢失等问题,提出了一种简单的单目视觉目标定位算法和一种新的控制策略。在导航时,首先利用定位算法精确地获取地面目标的深度信息,然后控制机器人沿一系列切线方向平滑接近导航线(或目标),并根据实施控制的时间间隔控制速度,以保证机器人视野中导航线(或目标)不丢失。实际的应用证明了该定位算法和策略的有效性。     

一种鱼眼镜头成像立体视觉系统的标定方法

鱼眼镜头成像立体视觉系统在微小型机器人视觉导航和近距离大视场物体识别与定位中有着广泛的应用 .尽管鱼眼镜头摄像机具有很大的视场角 (接近 180°) ,但同时也引入严重的图像变形 ,常规的摄像机标定方法无法使用 .该文提出一种标定鱼眼镜头摄像机立体视觉系统的方法 .在鱼眼镜头变形模型的基础上 ,通过考虑鱼眼镜头成像的径向变形、偏心变形和薄棱镜变形 ,建立了鱼眼镜头成像的精确成像模型 ;然后 ,利用非线性迭代算法 ,精确求解摄像机外部参数、内部参数 .实验表明 ,使用该方法得到的立体视觉系统参数满足精确恢复大场景稠密深度图的要求 .     

采用磁传感器的餐厅服务机器人导引控制方法

针对餐厅环境复杂、定位精度低等问题,提出了一种以磁传感器为核心的餐厅服务机器人导引控制方法。该方法通过安装在机器人底盘的磁传感器感知铺设在地面下的磁条,使得机器人能够平滑、准确地沿着磁条运动,在运动的过程中,结合地标模块感知到的地标信息,获取精准的位置信息和工作状态。最后将该方法应用于一种实际餐厅服务机器人,实现了机器人在餐厅内的精准定位与导航。实验结果表明,本文所提方法性能可靠、成本较低、实用性较强,具有较广阔的应用前景。     

分布式视觉机器人导航中的定位算法研究

生物启发的无线复眼导航技术是新型的机器人导航方案,将分布在环境中的分布式智能代替了传统的集中式智能。蒙特卡洛定位是近来流行的机器人自主定位算法,将这种算法应用在分布式视觉传感器机器人的定位中,并针对多视觉传感器观测值的最优选择,提出了一种分布式的基于熵的观测量选择方法,目的是选择那些对提高定位精度更有效的观测信息,在保证定位精度的前提下,提高了定位的实时性和可靠性。仿真实验结果证明了这种算法的可行性。     

分布式视觉机器人导航中的定位算法研究

生物启发的无线复眼导航技术是新型的机器人导航方案,将分布在环境中的分布式智能代替了传统的集中式智能。蒙特卡洛定位是近来流行的机器人自主定位算法,将这种算法应用在分布式视觉传感器机器人的定位中,并针对多视觉传感器观测值的最优选择,提出了一种分布式的基于熵的观测量选择方法,目的是选择那些对提高定位精度更有效的观测信息,在保证定位精度的前提下,提高了定位的卖时性和可靠性。仿真实验结果证明了这种算法的可行性。     

Multirobot Localization in Highly Symmetrical Environments

The paper addresses and solves the problem of multirobot collaborative localization in highly symmetrical 2D environments, such as the ones encountered in logistic applications. Because of the environment symmetry, the most common localization algorithms may fail to provide a correct estimate of the position and orientation of the robot, if its initial position is not known, no specific landmark is introduced, and no absolute information (e.g., GPS) is available: the robot can estimate its position with respect to the walls of the corridor, but it could be critical to determine in which corridor it is actually moving. The proposed algorithm is based upon a particle filter cooperative Monte Carlo Localization (MCL) and implements a three-stage procedure for the global localization and the accurate position tracking of each robot of the team. Online simulations and experimental tests, which investigate different situations with respect to the number of robots involved and their initial positions, show how the proposed solution can lead to the global localization of each robot, with a precision sufficient to be used as starting point for the subsequent robot tracking.     

基于视觉量角计的航迹修正算法

提出了一种新的将视觉信息和里程计数据相融合的方法．首先,介绍了视觉量角计的思想,进而利用卡尔曼滤波的方法将视觉信息与码盘信息相融合,对依靠码盘得到的航迹进行了修正．实验表明该方法能有效提高机器人定位精度．     

一种有效的移动机器人里程计误差建模方法

移动机器人里程计误差建模是研究移动机器人定位问题的基础. 现有的移动机器人里程计误差建模方法多数针对某一种驱动类型移动机器人设计, 运动过程中缺乏对里程计累计误差的实时反馈补偿, 经过长距离运动过程定位精度大幅度降低. 因此本文针对同步驱动和差动驱动轮式移动机器人平台提出了一种通用的里程计误差建模方法. 在假设机器人运动路径近似弧线基础上, 依据里程计误差传播规律推导了非系统误差、系统误差与里程计过程输入之间的近似函数关系, 进而提出一种具有闭环误差实时反馈补偿功能的移动机器人定位算法, 对定位过程中产生的里程计累计误差给予实时反馈补偿. 实验表明新算法有效地减少了里程计累计误差, 提高了定位精度.     

A high precision visual localization sensor and its working methodology for an indoor mobile robot

To overcome the shortcomings of existing robot localization sensors, such as low accuracy and poor robustness, a high precision visual localization system based on infrared-reflective artificial markers is designed and illustrated in detail in this paper. First, the hardware system of the localization sensor is developed. Secondly, we design a novel kind of infrared-reflective artificial marker whose characteristics can be extracted by the acquisition and processing of the infrared image. In addition, a confidence calculation method for marker identification is proposed to obtain the probabilistic localization results. Finally, the autonomous localization of the robot is achieved by calculating the relative pose relation between the robot and the artificial marker based on the perspective-3-point (P3P) visual localization algorithm. Numerous experiments and practical applications show that the designed localization sensor system is immune to the interferences of the illumination and observation angle changes. The precision of the sensor is ±1.94 cm for position localization and ±1.64? for angle localization. Therefore, it satisfies perfectly the requirements of localization precision for an indoor mobile robot.     

Fully Vision-based Calibration of a Hand-Eye Robot

This article is concerned with calibrating an anthropomorphic two-armed robot equipped with a stereo-camera vision system, that is estimating the different geometric relationships involved in the model of the robot. The calibration procedure that is presented is fully vision-based: the relationships between each camera and the neck and between each arm and the neck are determined using visual measurements. The online calculation of all the relationships involved in the model of the robot is obtained with satisfactory precision and, above all, without expensive calibration mechanisms. For this purpose, two new main algorithms have been developed. The first one implements a non-linear optimization method using quaternions for camera calibration from 2D to 3D point or line correspondences. The second one implements a real-time camera pose estimation method based on the iterative use of a paraperspective camera model.     

嵌入式移动机器人红外路标定位模块研究

针对室内环境移动机器人的自定位问题,提出一种嵌入式移动机器人红外路标定位模块。采用基于单应矩阵的初始标定算法和陒机初始标定方法,补偿由于实际使用中的安装误差所引起的定位偏差。实验结果表明,该模块易于嵌入式系统实现,定位模块位置精度可达厘米级别,角度定位精度雓于6°。     

模糊PID控制下移动机器人定位方法研究

机器人定位研究一直是机器人学研究的重点,但目前机器人定位方法都存在缺点,抗干扰能力差,不能做到准确定位,主要是由于环境等多方面因素的干扰,定位误差会逐渐加大;由于上述原因,提出了一种基于设定值加权模糊PID控制的移动机器人自定位方法;给出了定位过程的参数,为机器人移动建立模型,设计一种模糊 PID 控制器,根据误差及变化率大小,选择模糊定位或PID定位,实现移动机器人的智能定位,提高机器人定位准确的准确性;通过仿真实验结果证明:模糊PID控制的机器人自定位方法对移动机器人的定位过程有较好的改善作用,实用效果较好。     

微操作机器人中基于原语的智能控制方法

本文提出了一种基于原语的微操作机器人智能控制方法．首先，给出了面向对象的软件体系 结构；然后，在智能机器人分层递阶的层次结构基础上，提出了原语控制的概念，通过原语 函数对系统模块的二次封装，把机器人任务简单抽象为任务原语序列，实现了基于原语的机 器学习和示教再现．实验证明，基于原语的控制方法可以有效地提高微操作机器人的智能和 自动化程度．