基于DSP控制的足球机器人小车的设计与实现

足球机器人是人工智能领域一个新的典型问题，为人工智能的理论学习与研究及多种技术的集成应用提供了相当好的实验平台。本文介绍了以数字信号处理器TMS320F240为控制器核心的足球机器人小车的设计与具体实现。     

声音定位仿生机器人针对持续声源心理声学修正的实验研究

机器人研究领域一直关注如何在未知环境中利用传感器反馈信息对目标进行检测、识别与定位.由于机器人视觉感知的局限性,机器人听觉感知的研究已经成为机器人研究领域的重要分支.在该课题实验研究中,以心理声学模型为基础,实现了仿生机器人声源定位功能、听觉的正常行为功能,特别是使机器人具有了基于心理声学的声源识别功能.从听觉生理学、...     

小型仿人机器人电机控制系统的设计与实现

设计小型仿人机器人的电机控制系统,以实现多自由度运动控制和协调是机器人技术中的一个难点。针对传统控制器控制的电机数量少、难于实现关节协调的缺点,提出一种基于数字信号处理器（DSP）的新型电机控制系统。通过整合DSP、电机控制集成电路和正交解码单元,发挥DSP的运动控制能力,实现对多路不同类型电机的实时控制。该系统可以获得符合要求的转角控制精度。     

挖掘机器人视觉目标定位

为实现挖掘机器人的自动挖掘,为挖掘控制算法及视觉图像采集与处理提供仿真操作平台,在挖掘机实验模型基础上进行了电路改造,构建了以单片机为核心的控制电路,通过无线蓝牙与上位机进行通讯,实现对挖掘机操作装置的控制;通过视觉传感器采集挖掘机铲斗、目标物的实时图像,经图像处理后,对目标物中心及铲斗标记中心进行提取、定位,计算出二者之间的实时距离,进而控制挖掘机铲斗对目标物进行挖掘;通过对平台进行实际控制及基于视觉目标的图像分割及定位,验证了文章构建的方法的有效性.     

开放式机器人通用控制系统

将数字信号处理器(DSP)为核心的多轴运动控制技术运用于机器人控制,本文提出了一 种新的开放式结构机器人通用控制系统．文中阐述了系统的硬、软件结构,并对系统中主要 功能模块的技术细节进行了分析．最后给出了本系统的部分实验结果．     

基于机器人听觉的声源定位策略

针对机器人听觉定位,提出了五个传声器组成的阵列作为机器人的耳朵,其中四个传声器组成的平面阵确定声源空间位置,另外一个传声器辅助完成声源位于机器人前后方的判断,并在改进的时延算法上实现声源的空间定位。系统在室内环境下测试,实验结果证明在混响环境下机器人可以实现空间声源定位,该方法具有实时实现的有效性和应用性。     

基于麦克风阵列的声源定位研究

以基于声达时间差(TDOA)的定位技术为基础,在噪声和混响同时存在的环境下,对基于麦克风阵列的声源定位方法进行了系统研究。在传统LMS自适应算法的基础上,提出了一种基于语音激励信息的LMS自适应时延估计新方法,再结合平面四元几何法定位。经过模拟房间环境的实验验证,该方法抗噪声、抗混响能力强,是一种定位精度高,运算量小的声源定位方法,可用于实时定位。     

基于声音的分布式多机器人相对定位

提出了一种基于声音的分布式多机器人相对定位方法.首先,每个机器人通过声源定位算法估计发声机器人在其局部坐标系下的坐标;然后,每个机器人（不含发声机器人）通过无线通信方式将发声机器人在其坐标系下的坐标广播给所有其他机器人,通过坐标变换每个机器人可计算出所有其他机器人在其坐标系下的坐标,从而实现分布式相对定位.理论推导及实验证明只要两个机器人先后发声,通过本文所提方法即可实现多机器人相对定位.室内外环境中采用6个自制小型移动机器人实验表明,所提方法在3米的范围内可实现16厘米的相对定位精度.     

教育机器人仿真系统中的声音设计

现有教育机器人仿真系统在进行物理仿真时缺少对声音的支持,为弥补这一缺点,有必要设计一种声音系统,使仿真更加逼真。分析仿真过程对声音的需求状况,并结合FMOD声音引擎的特点,设计系统的实现流程,讨论其中的关键问题及解决方法。测试结果显示,该系统可以实现多种音效,能够满足教育机器人物理仿真对声音的需求,对多声源能够进行较好的管理,并且有效地节约计算机资源。     

基于声源阵列的空间麦克风定位方法研究

针对当前麦克风位置估计方法出现较少且只对平面的麦克风阵列进行位置估计的问题,提出了一种基于声源阵列的空间麦克风定位方法。该方法将四个声源按照正四面体形式排列,在利用其对称性保证定位全向性的同时,根据时延估计的测距方法计算麦克风与各个声源之间的距离,之后根据几何关系确定麦克风位置坐标,实现在线的基于声源阵列的空间麦克风位置估计。通过进行MATLAB仿真实验,验证了该方法的可行性和有效性。     

机器人听觉声源定位研究综述

声源定位技术定位出外界声源相对于机器人的方向和位置,机器人听觉声源定位系统可以极大地提高机器人与外界交互的能力.总结和分析面向机器人听觉的声源定位技术对智能机器人技术的发展有着重要的意义.首先总结了面向机器人听觉的声源定位系统的特点,综述了机器人听觉声源定位的关键技术,包括到达时间差、可控波束形成、高分辨率谱估计、双耳听觉、主动听觉和视听融合技术.其次对麦克风阵列模型进行了分类,比较了基于三维麦克风阵列、二维麦克风阵列和双耳的7个典型系统的性能.最后总结了机器人听觉声源定位系统的应用,并分析了存在的问题和未来的发展趋势.     

基于到达时差的声音定位系统的研究与实现

为了解决机器人视觉定位的局限性,使其能精确判断出移动音源所处的位置,提出了一种由3路高精度拾音,2个单片机控制系统.移动发声装置和无线收发模块组成的声音定位系统的原理与实现方法.该系统采用基于到达时差的方法来确定移动音源的位置,先获得声音信号到达拾音器对的时间差,再根据到达时间差和拾音器的位置获得移动音源的位置.实验结果表明,该定位方法具有结构简单、精度较高等优点,可满足对机器人利用声音进行定位的需要.     

基于非同步采集方式小型声源定位系统设计

利用非同步采集设备,通过广义互相关(GCC)时延估计算法,估算出通道间的相对时延;对非同步采集方式产生的时延误差进行软件补偿;利用基于到达时间差(TDOA)声源定位算法的双步定位特性,估算出声源的位置.分别设计了四元均匀线阵系统和四元平面十字阵列系统对以上方法进行验证,系统能够较准确地实现对声源方位的估计.     

Improved binaural sound localization and tracking for unknown time-varying number of speakers

A method based on the generalized cross-correlation (GCC) method weighted by the phase transform (PHAT) has been developed for binaural sound source localization (SSL) and tracking of multiple sound sources. Accurate binaural audition is important for applying inexpensive and widely applicable auditory capabilities to robots and systems. Conventional SSL based on the GCC-PHAT method is degraded by low resolution of the time difference of arrival estimation, by the interference created when the sound waves arrive at a microphone from two directions around the robot head, and by impaired performance when there are multiple speakers. The low-resolution problem is solved by using a maximum-likelihood-based SSL method in the frequency domain. The multipath interference problem is avoided by incorporating a new time delay factor into the GCC-PHAT method with assuming a spherical robot head. The performance when there are multiple speakers was improved by using a multisource speech tracking method consisting of voice activity detection (VAD) and K-means clustering. The standard K-means clustering algorithm was extended to enable tracking of an unknown time-varying number of speakers by adding two additional steps that increase the number of clusters automatically and eliminate clusters containing incorrect direction estimations. Experiments conducted on the SIG-2 humanoid robot show that this method outperforms the conventional SSL method; it reduces localization errors by 18.1° on average and by over 37° in the side directions. It also tracks multiple speakers in real time with tracking errors below 4.35°.     

基于虚拟仪器的简易声源追踪系统设计

为了在大型粮仓中局部出现害虫鸟类时可以快速找出其位置,解决目前声源定位设备成本高、计算量大实时性差的问题,对波达声差(TDOA)定位技术和互相关时延算法进行研究,提出一种改进了广义互相关时延估计算法,设计实现一种基于虚拟仪器的简易声源追踪系统根据害虫害鼠发出声音进行位置追踪进行粮仓管理;详细介绍了系统软硬件设计实现,系统可以实现参数设置、声源坐标的实时获取、文件存储、三维动态和数值显示等功能;实验结果显示,该系统具有实时性好、精度高、计算量小、工作稳定等特点.     

A model-based sound localization system and its application to robot navigation

This paper describes a mobile robot equipped with a real time sound localization system as well as a sonar system for obstacle detection. The sound localization method is based on a model of the precedence effect of the human auditory system to cope with echoes and reverberations. Sound localization and robot navigation experiments were conducted. The results show that the robot is capable of localizing sounding objects in a reverberant environment and approaching the objects without collisions, even when the objects were behind obstacles. Environment flexibility and error robustness of the system were discussed as well.     

基于声源定位技术的智能视频监控系统

针对目前的大部分视频监控系统都是基于图像检测的静态或动态监控,提出了在智能视频监控系统中应用声源定位和摄像头动态采集进行联合判决的方案。系统采用麦克风阵列对声源进行定位,然后驱动摄像头转动到声源位置监控,通过图像分析给出报警动作。实验结果表明,该系统在低噪声干扰的实验环境下,能实现对声源的有效定位,并进行异常情况报警。     

基于机器人听觉—视觉系统的声源目标定位

针对空间声源目标定位的精确问题,提出了利用机器人听觉定位系统进行快速的声源水平方位粗定位.在此基础上,利用双目立体视觉系统对听觉系统定位的结果进行误差补偿,并进行垂直方位的标高角以及距离的评估.通过实验证明,提出的由粗到精的定位策略和方法具有较高的精度.     

基于麦克风阵列的声源定位系统设计

从系统的角度对真实声场环境下基于到达时间差的声源定位算法进行了研究,搭建了基于麦克风阵列的声源定位系统,将LabVIEW应用于声源定位软件的开发,方便地完成信号的采集与处理,运用广义互相关函数法进行时延估计,结合平面四元十字阵模型建立方程组实现定位。该系统人机界面友好,具有较强的数据分析和处理能力,能及时跟踪声源的位置变化。     

基于立体视觉的球形机器人定位方法

针对球形机器人定位问题,提出了基于立体视觉的球形机器人定位方法.通过双目相机采集环境图像序列,提取Shi-Tomasi特征点,计算尺度不变特征变换(SIFT)特征描述符,并利用欧氏距离进行立体匹配;通过KLT算法进行特征点跟踪;采用解析法求解机器人在前后帧图像之间的位姿变化量;同时采用特征点筛选、RANSAC算法和卡尔曼滤波等方法,提高运动估计的准确性和鲁棒性.实验结果验证了所提出方法的可行性.