基于语音交互功能的医疗服务机器人控制系统设计

根据老年人、残疾人的实际需求,设计了医疗服务型机器人移动本体和6自由度机械手臂,搭建了以简化隐式马科夫模型为基础的自动语音辨识控制系统。该控制系统通过人机交互系统的语音命令与键盘指令,可控制机器人运行到指定位置,控制机械手抓取物体,实现机器人的避障功能和座椅、病床两模式的自主切换。针对典型医疗服务需求,对所设计的医疗服务机器人进行了实验,实验结果表明,该机器人在人机交互指令控制下能很好地实现到达指定位置、抓取物体、避障和病床/座椅模式切换,不仅易于操作,而且性能稳定,语音系统对命令的识别率达90%以上,从而验证了该医疗服务型机器人控制系统设计的可行性和有效性。     

基于引力势场的包装机器人自动避障控制方法

目的 为解决自动化包装机器人机械手受到障碍物影响导致避障效果较低的问题,提出自动化包装机器人机械手自主避障方法.方法 建立自动化包装机器人行走轨迹运动模型,计算其线速度和角速度,完成自动化包装机器人的运动学分析;利用相邻2个自动化包装机器人之间的引力势场,计算自动化包装机器人所受的合力;设置自动化包装机器人机械手自主避障的状态方程,设计自主避障算法;结合自主避障流程,实现自动化包装机器人机械手的自主避障.结果 在U型障碍物路段和H型障碍物路段中设计了对比实验,实验结果表明,提出的自主避障方法无论在哪种类型路段,自动化机器人的工作效率都在75％以上,具有较好的避障效果.结论 适用于自动化包装机器人的机械手避障,为自动化包装机器人的研究提供参考.     

基于高斯模型的核探测机器人寻找核辐射源方法

针对核泄露后核放射源准确定位的问题,提出了用核探测机器人自主寻找核辐射源的方法.该方法利用高斯模型描述核泄漏事故发生后周围大气中放射性核素云团的扩散,估测地面上放射性核素水平,并利用小型核探测机器人搭载核辐射探测仪,实时探测核辐射水平;根据建立的核污染扩散模型,采用模拟退火算法,自主寻找地面放射性核素辐射浓度最高的区域;通过基于超声模糊避障控制系统,保证机器人在执行任务中无碰撞.模拟核辐射源泄漏事故实验结果表明,该方法可以帮助机器人自主寻找到地面核素辐射水平最高区域.     

基于超声波传感器的风管清扫机器人避障功能设计

为解决风管清扫机器人在工作过程中容易与风管壁面发生碰撞的现象,本文利用超声波测距技术实现了机器人的自动避障功能。首先,介绍了HR-SR04超声波集成模块的测距原理和距离校正实验。其次,介绍了机器人自动避障功能的实现方法和自动避障功能在机器人上的应用。最后,为了检验风管清扫机器人避障功能的效果,进行了相应的测试实验。实验结果证明了超声波模块能够很好地完成风管清扫机器人自动避障功能。     

基于地面站辅助的无人机自主架线系统

将无人机（unmanned aerial vehicle, UAV）技术用于实现电力线展放正逐步成为电力行业发展的主要趋势,研究无人机自主架线技术能够有效提高作业效率、降低施工成本和保障工人安全。但现阶段无人机架线技术面临的问题主要有：1）大多数无人机依赖人工操控或地面站发布航点控制,智能化水平低,长期作业会给电力工人带来较强负荷;2）无人机缺乏自主避障能力且感知能力不足,电线、电杆等障碍物会对其造成安全隐患。为解决上述问题,首先,构建了无人机自主架线系统的硬件框架和以ROS（robot operating system,机器人操作系统）为基础的模块化软件框架,并在此基础上实现了架线任务规划算法和架线弓检测算法等,使无人机具备稳定的自主架线能力。然后,利用碰撞检测方法构建了无人机碰撞模型,并提出了无人机路径规划算法,同时引入地面站辅助避障策略,以有效提高无人机的安全性。实验结果表明：所设计的无人机自主架线系统的软、硬件框架合理,架线任务规划算法能帮助无人机高效稳定地完成自主架线任务;地面站能够实时监控无人机状态,并在必要时及时辅助无人机避障,最大程度地保证了无人机的安全。所设计系统安全可靠,可满足实际电力架线作业的需求。     

基于语义分割的分拣系统目标检测与定位

自动化技术随着社会的进步和消费能力的提升迅猛发展,满足了电子商务日益增长的需求并提供了更快、更便宜的服务,然而目前仍有一些任务难以实现自动化,特别是涉及到物理交互的任务。目标检测与定位是机器人技术中的重要内容,同时是计算机视觉的重要研究方向,本文针对分拣系统的实时目标检测与定位问题,结合神经网络理论和注意力机制,以RGBD信息传感器为数据采集源,提出基于语义分割的目标检测与定位方法,探索在半结构化环境下实现简单物品分拣任务的目标检测与定位。实验结果表明,本文提出的方法可以实现非结构化场景下的实时目标检测与定位,易于理解和使用并解决了实时性问题和特征设计问题,更多的实现自主化。     

基于遗传算法的家用保安机器人路径规划方法

将领域知识与遗传算法相结合,提出了一种针对家用保安机器人的路径规划方法.该算法采用改进的栅格化方法来描述家庭环境,重新定义了路径适应度函数的评价方法,并设计有效的路径遗传算子.仿真结果表明了该算法的正确性和有效性.利用该算法实现了在实际家庭环境下保安机器人的路径规划与动态避障.     

基于多传感器信息融合的机器人障碍物检测

针对单一传感器在机器人避障过程中不能全面且准确定位障碍物的缺点,提出基于多传感器信息融合的障碍物检测方法。第一阶段使用视觉传感器检测未知环境中的障碍物,通过Zernike矩边缘检测方法提取障碍物图像边缘,然后采用Hough变换原理提取障碍物的直线特征,获得障碍物大概位置;第二阶段使用超声波传感器和红外传感器对障碍物进行检测,获得障碍物准确位置;最后使用联合卡尔曼滤波对3种传感器获得的信息进行融合,得出融合后的障碍物位置信息。实验结果表明:该方法克服视觉传感器、超声波传感器和红外传感器的局限性,可以精确感知机器人周围的未知环境信息,并能够检测和定位机器人路径上的障碍物,定位误差6 cm,满足机器人避障的实时性和可靠性需求。     

基于避障区域的足球机器人路径规划方法

提出了一种基于避障区域的机器人运动路径的规划方法,并通过仿真实验验证了这种方法的有效性。仿真结果表明,该方法很好地实现了机器人避障,而且与其他方法相比有如下优点：（1）通过划分避障区域,极大地减少了计算量;（2）采用解三角形的方法判断机器人是否处于避障区内,方法简单有效;（3）通过定义两个集合和在其上的两种运算来构造网格,方法简单可行。     

基于LabVIEW的自主巡航与遥控双功能智能小车研发

本文介绍了一种基于Lab VIEW的智能小车的设计,其可以实现自主巡航与遥控两种功能,并可以在两种功能间进行切换。利用超声波传感器和红外对管传感器,通过Arduino编程和Lab VIEW编程编写避障循迹算法,实现自主巡航功能。利用Wi Fi无线通信模块,通过与上位PC机的通信,实现对智能小车的远程控制。根据不同的情况采用不同模式,极大地提高循迹和避障效果,可以使小车在复杂的环境下能更好地作业。     

对工业机器人抓取技术的研究

为实现工业机器人能实现自主识别并抓取指定的目标,提出了一种基于数字图像处理和网络通信的解决方法。方法中采用选择式掩膜平滑方法对图像进行滤波,采用了区域生长法和边界跟踪进行轮廓提取,实现对目标物质心的标记以及对目标物方位、角度的确定,使用网络通信将目标物数据发送给工业机器人,后者实现抓取。试验结果表明,该方法在结构环境下能够获得较好的识别及定位效果,为工业机器人抓取提供了目标信息。     

基于自适应VFH算法的移动机器人避障规划

向量场直方图(VFH)方法具有对传感器误差不敏感以及响应速率快等特点而广泛应用于移动机器人的运动避障问题。该方法将各方向的障碍物信息量化为强度值,并以设定的阈值判断可行性。而不同的阈值会造成机器人避障效果的差异,对不同任务环境的适应性较差。本文针对传统VFH方法的阈值敏感性问题进行改进,提出一种自适应阈值调整策略,通过构建阈值评价函数,结合环境信息对候选方向范围内每组阈值进行代价分析,实时地选取适于当前运动的阈值,使机器人能够自主完成避障。为验证算法的有效性和可靠性,设计模拟障碍物的场景并进行对比实验。结果表明,采用改进自适应阈值策略的VFH算法,能够改善传统算法对阈值敏感的问题,能保证机器人可以在狭窄通道中以较短的无碰撞路径到达目标位置。     

基于多源信息融合的床椅机器人自主对接技术和方法研究

目的 探讨床椅机器人室内自主对接技术与方法,实现长期卧床人群的非人工移位护理需求。方法 采用超声等多源信息融合与定位导航技术,依托机器人伺服系统实现床椅机器人轮毂电机精准控制。结果 多传感器融合定位精度达到厘米级;移动轮椅和床体柔性、安全和精准的自主完成对接。结论 多传感融合定位对接系统相对于传统的激光雷达、图像识别等方案具有高效、易用和性价比优势,床椅自主对接避免了受护者被搬运带来的跌落受伤风险,同时提高了受护者尊严感和幸福度。     

一种低成本高性能的巡逻保安机器人

为满足在办公室、仓库等建筑内巡逻的要求,研制了一种低成本、高性能的巡逻保安机器人.其传感器系统采用分层模糊理论,能够在比较复杂的情况下完成自主导航和障碍避碰等任务.火灾探测系统采用神经网络和灰色预测理论,提高了报警的灵敏度,减少了误报警,缩短了报警时间.无线通讯的方式更适合于网络监控和远程操纵.实验证明,该巡逻保安机器人具有低成本、高性能的特点,具有较高的性价比,适合办公室、仓库、厂房等环境的巡逻与监控.     

室内地面清洁机器人路径规划

采用栅格法建立环境地图模型,利用沿边走的路径规划算法进行室内地面清洁机器人无障碍与避障路径规划与仿真试验.结果表明,在静态结构化环境中,清洁机器人能够沿内螺旋式“回”字型路径完成清扫任务,并成功避开障碍物和边界,自动定位和转向,清洁完毕机器人能够自动返回到初始位置.这说明沿边走的内螺旋式“回”字型路径规划方式是可行的.     

基于MC9S12XSl28单片机控制的餐厅智能服务机器人的硬件设计

本文提出并设计了一种基于MC9S12XSl28单片机控制的餐厅智能服务机器人。对其信息采集、终端处理、即时反应等的实现做了详细的论述。该机器人能够实现电磁路路径识别键盘桌位号输入,红外避障,定点送餐和人性化语音提示等功能。     

基于AHP层次分析法的履带式智能消防机器人设计研究

目的 建立消防机器人功能需求指标,将人工智能技术与消防机器人功能结合,设计一款具有无人机监测的智能履带式消防机器人。方法 通过文献研究、市场产品分析,运用KJ亲和图法建立消防机器人功能需求指标;通过问卷和访谈法及AHP层次分析法计算得出各功能指标的权重值,并完成一致性检验;再通过设计实践法从设计定位、设计效果图、结构分析、功能分析、人工智能技术应用、智能控制系统设计、数据模块分析步骤及界面UI设计等流程,完成智能消防机器人的设计实践。结论 得出消防机器人需求指标目标层1个、一级指标4个和二级指标13个,其中一级指标的重要排序为安全性、功能性、智能性和美学性,消防员对机体防爆性、机体耐火性、爬坡/越障/避障功能评级较高,同时希望具有智能分析火源、规划行走路径、无人机巡查等功能。将研究结论和设计实践相结合,设计了一款具有监测无人机的智能消防机器人,通过路空两种模式相互配合,无人机可巡查并规划路径、智能分析、定点监控和火情报警等功能,消防机器人可具有进入危险火场完成灭火和救援等功能。     

基于有限状态机的足球机器人行为设计与综合

介绍了一个面向动态环境作业的全自主移动机器人系统。该机器人系统集成了包括视觉、激光雷达、声纳环、里程仪在内的多传感器系统,双轮独立驱动的移动小车以及高速无线局域网,并通过车载控制系统进行实时决策。控制系统采用递阶的混合式结构,在上层利用基于有限状态机的行为选择方法实现行为规划,在低层采用基于行为的控制技术。通过对指定任务的分解,该方法实现了动态环境下多行为的协调,使机器人具有较高的决策智能,同时又保证了快速的反应能力。动态环境下的实验和比赛结果证明了该方法的有效性。     

基于相位调整法实现蛇形机器人避障功能的研究

为了提高蛇形机器人在实际环境中的实用性,研究了蛇形机器人的避障功能,并提出了一种基于相位调整的蛇形机器人避障方法。该方法用安装在蛇形机器人头部的红外避障传感器模块检测前方是否有障碍物,若有障碍物,则用相位调整法改变蛇形机器人每个关节的步态相位来控制蛇形机器人的蜿蜒运动以实现转弯,从而避开障碍物。而且应用红外传感器来感知障碍物的几何特性,若感知到大型障碍物,机器人蜿蜒运动行进采用顺障策略实现避障功能,若感知到小型障碍物,采用绕障策略。该研究可为推进蛇形机器人的实用化提供技术储备。     

基于Win-ROS的公共服务机器人人机交互系统设计

针对公共服务环境中服务机器人的低智能化水平,人机交互(HMI)不佳、用户操作不便捷、无法满足动态环境下复杂导览任务等问题,本文开发了一套新的服务机器人系统。该系统借鉴机器人操作系统(ROS)通讯机制,分布式网络模型,基于Topic的异步数据流通信思想,使用. NET开发框架,在Windows环境下开发完成。同时在该系统平台上使用动态Web资源技术实现的友好操作界面,基于语音云服务的人机交互模块,实现预定用户专属服务的人脸识别模块以及结合LTL与A*实现动态环境下复杂任务需求的机器人最优路径规划和导航模块。实验结果表明,该服务机器人系统较好地实现了人机交互功能、提高了用户的可操作性、具有较高的智能化水平,能够完成复杂导览任务,有效地提高了服务机器人的总体性能。