自主机器人视觉与行为模型及避障研究

主动的障碍物探测与避障行为控制一直是自主机器人的重点研究课题．在以往的研究中，机器人的视觉系统与电动机驱动系统住往是各自独立的构成控制体系，人们很少关注它们之间的关系，这样就从本质上割裂了两者之间的紧密耦合关系，减少了获取更多信息的途径．本文主要研究如何建立机器人视觉与电动机驱动系统关系的视觉与行为模型，通过这种紧密的耦合关系为机器人运动提供更丰富的信息来源．此外，在该模型的基础上引入了强化学习，引导机器人进行动态避障．实验表明该方法是可靠的，能够满足实时性要求．     

基于视觉与行为模型的机器人目标跟踪

由于存在通信延时等问题，月球机器人必须具备一定智能来进行行为控制。Brooks提出机器人的包容结构理论重点在于强调机器人不同控制层间的联系，以及机器人不同行为功能的分配。本文提出一种视觉与行为模型，主要描述在同一控制层内视觉传感器与行为控制之间的关系，它将机器人的视觉行为与运动行为紧密联系起来，在运动的同时计算地面光流场变化来学习当前机器人动作状态，利用颜色信息的多窗口目标跟踪获取目标属性，最后采用强化学习方法，规划加器人动作．提高了运动控制的稳定度和精确席。     

基于双目视觉技术的激光再制造机器人跟踪系统

为提高激光再制造机器人跟踪性能，研究了一种基于双目视觉技术的激光再制造机器人跟踪系统。首先分析环境信息，再利用激光器采集机器人环境信息，设计机器人跟踪控制单元，然后对机器人的运动进行控制，最后设计机器人跟踪程序。至此，完成机器人跟踪系统的设计。实验结果表明，本系统不仅缩小了激光再制造机器人跟踪误差，左右偏差均为0.12 cm,还具有更好的激光再制造机器人避障精度，最高可达到97%,具有更高的实际应用价值。     

基于红外的障碍场中集群微机器人的控制方法

对多障碍物环境下微机器人集群运动的控制问题进行了研究.结合微机器人尺寸小的特点,采用低功耗的红外传感器感知外界环境.设定机器人的安全区域,根据机器人运动过程中避障和路径规划所要满足的边界条件,提出了基于人工蜂群问题优化的路径规划控制模型,实现了微机器人的避障和路径规划.仿真结果验证了该控制方法的有效性.     

激光近场探测传感器在机器人动态避障中的应用

普通传感器在工业机器人应用中,外部环境的不确定性会对机器人目标探测效果造成影响,导致机器人无法精准避障。为此,研究激光近场探测传感器在机器人动态避障中的应用。确立场景环境坐标系,并利用探测传感器探测出障碍物信息。基于此,采用多激光近场传感器信息融合技术,定位探测的障碍物,从中得出障碍决策值,最终根据障碍决策值,制定激光近场探测传感器动态避障行为,完成动态避障。实验结果表明,通过对该传感器开展机器人静态避障测试、动态避障测试,验证了该传感器应用后的避障精准度高。     

基于STM32的双足避障机器人设计

本文计了一种基于STM32的双足避障机器人,机器人主体使用超轻材质的铝合金搭建,结构稳定可靠,环境适应能力强.采用高性能的STM32单片机为系统主控芯片,配合外围传感器信息采集系统和舵机驱动控制系统,能够完成自主行走,躲避障碍,路径规划等任务.经实验验证,该机器人系统能很好的实现自主避障行走,可以有效减少机器人在避障行走中对环境的依赖性,满足设计要求.     

具有动态领导者的多机器人系统包含控制研究

针对具有动态多领导者的多智能机器人包含控制问题,设计了一种基于一般连续时间线性动力学的多机器人系统模型与耦合增益自适应更新律包含控制方法。首先建立具有一般连续时间线性动力学的多机器人系统模型,其次使用图论描述多机器人系统中各机器人单体间的通信拓扑关系,然后设计了具有耦合增益自适应更新律的分布式包含控制协议实现所有跟随者最终都保持在领导者组成的凸包内并随其运动,此外该包含控制方法使得所有的跟随者只需参考邻居跟随者的信息而不需要接收全局信息,降低了系统的通信需求,增强了系统的稳定性和冗余性,仿真实验结果表明所提出的控制方法的有效性。     

一种基于ARM的救援探测机器人的设计

本文主要介绍了一种基于ARM内核的S3C44B0救援探测机器人的设计,该机器人由将实时性较高的操作系统Linux移植到S3C44B0的控制系统、多传感器系统、运行与避障电路系统、图像采集处理系统、无线数据收发系统组成.在Linux开发环境下编写应用程序,实现能远程控制救援探测机器人行走与自动避障、温度和湿度以及O2、H2S、C2H4O等几十种可燃和有毒气体含量的检测、现场图像的采集、无线传输与控制的功能,其特点是能够远程无线控制机器人和远程采集信息.     

双足机器人避障与步态规划研究

针对双足机器人的步态控制方案是保证其稳定快速运行的重要条件,也是其得到跨越式发展的重要保障.关于ZMP概念的应用可以有效解决双足机器人的各舵机步态行程问题,通过应用偏导方程把质心位置与时间函数紧密联合起来,从而进一步推得有关相关舵机的步态位置.该设计所得的机器人具有仿生机器人在路面行走能力,并且能够及时躲避障碍物,具有可控性强性,敏捷性,和较高的鲁棒性.动态避障是根据光电传感器判别调节步态,其既可以判别脚底二维平面的光幕信号也可判别周围光幕信号,具有控制意义的在规定地点转向与避障.最终通过仿真与实物行走避障等调试与判别总体实现问题.实验结果表明该方案具有可行性和有效性,从而对双足直立机器人在未来的广泛应用做出有效根据.     

移动机器人的避障行为及导航控制

本文研究了移动机器人基于红外、超声和视觉的导航控制问题。介绍了机器人基于红外和超声传感器避障的原理,提出了机器人二值化解析视频图像提取出目标点的导航控制算法。实验结果表明,该综合红外、超声和视觉的导航控制方式在复杂的动态外界环境中具有较好的效果。     

自主足球机器人的单目视觉自定位方法

全自主机器人足球系统中，每个自主足球机器人都是一个独立的智能机器人，有自己的决策、通信、视觉和感知、机电控制等子系统，但是系统不具备全局视觉。为了使系统能够了解场上全局信息，足球机器人的自定位是必须解决的关键问题之一。文章介绍了一种在颜色场地信息已经视觉识别的前提下，通过单目视觉测距，实现全自主足球机器人自定位的几何方法：对摄像机CCD像面的量化、镜头的非线性畸变和摄像机定标等可能引起误差的因素进行了分析．实验结果表明方法可行。     

Design and implementation of the motion control system of the mobile robot based on PID

A kind of motion control system of the autonomous mobile robot was introduced,and a PID closed-loop control method was proposed that controlling the robot moving along the expected direction and speed effectively through establishing the kinematics model of the autonomous mobile robot.In addition,the modular software program and the hardware system were developed whose main components were the STC12C5A60S2 microprocessor,the MC33886 motor driver chip and hall sensors.Finally,experiments proves the control method and the system effective and stable.     

图像传感器OV7620在自主足球机器人中的应用

在简单介绍了全自主足球机器人比赛系统的基础上，分析了传统视觉系统的缺点，给出了用CMOS图像传感器OV7620、SRAM帧存储器IS61LV25616、CPLD／FPGA控制器EPF10K10LC84—3以及DSP器件TMS320VC5416设计的新型嵌入式图像采样处理系统的设计方案。提出了RGB空间到HIS空间的变换方法，从而明显提高了足球机器人视觉系统的速度和可靠性。     

Vision-based vehicles in Japan: machine vision systems and drivingcontrol systems

This paper surveys three intelligent vehicles developed in Japan, and in particular the configurations, the machine vision systems, and the driving control systems. The first one is the Intelligent Vehicle, developed since the mid 1970's, which has a machine vision system for obstacle detection and a dead reckoning system for autonomous navigation on a compact car. The machine vision system with stereo TV cameras is featured by real time processing using hard-wired logic. The dead reckoning function and a new lateral control algorithm enable the vehicle to drive from a starting point to a goal. It drove autonomously at about 10 km/h while avoiding an obstacle. The second one is the Personal Vehicle System (PVS), developed in the late 1980's, which is a comprehensive test system for a vision-based vehicle. The machine vision system captures lane markings at both road edges along which the vehicle is guided. The PVS has another machine vision system for obstacle detection with stereo cameras. The PVS drove at 10-30 km/h along lanes with turnings and crossings. The third one is the Automated Highway Vehicle System (AHVS) with a single TV camera for lane-keeping by PD control. The machine vision system uses an edge extraction algorithm to detect lane markings. The AHVS drove at 50 km/h along a lane with a large curvature     

A behavior-based mobile robot with a visual landmark-recognition system

In this paper, based on behavior-based artificial intelligence we have built a fully autonomous mobile robot. Several modules are developed for the mobile robot to implement different levels of competences and behaviors, where each module itself generates behaviors. New modules can be easily added to the robot system to improve in the competence without changing any existing modules. A vision-based landmark recognition system for robot navigation is developed as the highest layer in the subsumption architecture. A genetic-algorithm-based search method for pattern recognition of digital images is proposed and implemented to recognize artificial landmarks by searching all the predefined patterns. The vision layer is capable of generating the desired behaviors corresponding to various landmarks. A combination of eight ultrasonic sensors is designed to implement obstacle-avoidance behaviors through a set of fuzzy rules. The effectiveness of this behavior-based mobile robot is demonstrated by experimental studies.     

An obstacle detector system based on laser technology

This article describes the implementation of an obstacle detector system based on laser technology (laser pointer) and the associated electronics used for correct and adequate operation. This system is part of a mobile robot that is able to move itself autonomously around an environment where light-colored obstacles are located. The obstacle detector is mainly composed of two functional blocks: a transmitter and a receptor. The idea consists of receiving the reflected power of an emitted laser beam from an obstacle. Using this method, the associated electronics (receptor) are able to estimate the distance from the mobile robot to the obstacle, depending on the received power. The main goal of this work is the implementation and characterization of an obstacle detector system using laser technology to be embedded in an autonomous mobile robot     

智能轮椅导航系统研究现状与发展趋势

智能轮椅是一种帮助行动不便人群的服务机器人,它是将智能机器人技术应用于电动轮椅,融合了多个领域的研究.智能轮椅的一个重要方向是实现自主导航和有效地避开障碍物,本文探讨了导航系统中所涉及的三方面核心问题.系统定位:在移动机器人的应用中,精确的位置知识是一个基本问题;信息融合技术:结合了控制理论、信号处理、人工智能、概率和统计的发展,为机器人在各种复杂的、动态的、不确定或未知的环境中工作提供了一种技术解决途径;路径规划问题:主要任务是当移动机器人运行在外界环境中,寻求一条从已知起点到己知终点之间的最优路径,即在障碍物空间中能够找到一条最短或最低代价的无碰撞路.本文最后对智能轮椅导航系统发展趋势进行了简要分析.     

自主足球机器人全维视觉系统的设计与建模

对全维视觉系统（OPVS）及其成像模型进行了研究。利用单视点约束条件和方程设计了自主足球机器人全维视觉传感器的镜面参数,确定全维视觉传感器的尺寸,建立了包括反光镜的反射模型和摄像头的针孔成像模型在内的一整套完备的数学模型,确定像点和物点间的对应关系,为全维成像提供了必要的数学模型和算法。用仿真实验和真实图像实验验证了系统的实用性。     

基于双目视觉的移动机器人避障研究

为了实现Pioneer3-AT轮式移动机器人避障的目的,设计了一种移动机器人避障的系统方案。该方案采用一种快速融合图像分割和立体视觉的障碍物定位方法,即利用经典图像处理把障碍物从背景中分割出来,同时提取其轮廓信息进行立体匹配,之后结合摄像头标定结果,实现空间点的三维重建。采用双目视觉和声纳传感器相配合来获得周围障碍物的信息,最终根据模糊控制原理设计了避障规则和避障控制器。通过实际的躲避障碍物实验,实现了移动机器人成功躲避障碍物的功能。实验结果证实了该系统的可行性和有效性。