基于人工路标的机器人视觉定位研究

自定位和位置估计是自主移动机器人最重要的能力之一。根据摄像机透视映射原理,确定内外参数来推算机器人位置。基于实验分析,提出了一种人工路标方案。通过建立以RGB的值域范围为分割点,分层实现彩色图像的目标与背景分离,从而完成了图像标志的识别。试验表明基于人工路标信息的视觉定位系统能够有效识别出机器人,实现反馈机器人的当前位置。     

一种面向移动机器人导航的自然路标提取方法

针对机器人定位和导航应用中人工路标存在的缺陷,设计了一种基于频域特性的显著性路标提取方法。该方法首先利用图像熵理论自适应选取因子平滑图像,随后在对立色彩空间上,利用频域显著性计算方法得到三通道色彩空间的显著图,并对其进行加权融合。同时考虑到路标一致性和噪声的因素,利用优化的K-means聚类结果,对最终的显著图进行掩膜操作,筛选出可供机器人导航应用的自然路标。实验验证了在常规环境下,相较于特征算子的直接匹配,视觉注意特征提取的显著像素达到了平均80%的检出率,并具有较高可重复性。后续基于自然路标的实际机器人导航实验进一步验证了方法的有效性。     

基于主动路标的全方位移动机器人定位系统

介绍一种新的基于红外主动路标的全方位移动机器人全局定位方法．采用光学视觉原理,通 过ＣＣＤ摄像机,经半球形反光球面,获得全方位景物的影像,采用路标方位角定位方法,计算出机 器人在相对坐标系中的坐标,从该系统在实验中的数据来看,采样频率和定位精度均能满足要求．     

基于全景视觉机器人定位的路标提取方法

针对全景图像像素点过多、图像复杂导致单一图像分割算法难以提取出图像中人工路标的问题,提出了一种用HSV阈值分割法与OTSU最大类间方差法相结合的算法.通过对两种算法的结合使用,可以更有效地滤除图像中的干扰区域及干扰点,从而将路标从图像中提取出来.利用三角定位法的相交圆法计算出移动机器人的坐标,完成对移动机器人的定位.结果表明,该方法能够提取出全景图像中的路标,有效地避免了错误提取的情况,具有一定的可行性.     

基于Internet的移动机器人网络监控系统

基于移动机器人远程控制的网络化发展趋势, 运用TCP/IP协议实现移动机器人网络监控, 使远程客户端不仅可以灵活控制移动机器人的运行, 还可以实时得到移动机器人的当前运行状态并更新环境地图信息.结合WiRobot X80机器人实验设备, 以轮式移动机器人运动过程中的路标特征识别技术为例进行了实验, 实验结果表明:设计的基于Internet移动机器人远程控制系统达到了预期的目的, 远程地图更新实时、准确, 且系统功能易于扩展.     

基于Matlab的有路标移动机器人定位仿真

为了满足机器人精确定位的要求,提出一种基于多传感器信息融合的自定位算法并介绍了如何利用Matlab搭建移动机器人定位系统的仿真模型.仿真程序建立了移动机器人活动的虚拟环境,模拟了机器人的运动模型、里程计、激光雷达观测模型,利用扩展卡尔曼滤波算法将里程计和激光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.仿真试验的结果表明该定位系统具有较高的定位精度.模块化的仿真系统设计有利于其他定位算法的验证,对机器人系统的理论研究以及实用化具有重要的作用.     

移动机器人导航与定位技术研究进展

本文综述了移动机器人的导航、定位及多传感器融合技术,介绍了导航技术的应用现状,并阐述了导航技术的发展趋势。     

基于融合和人工势场的自主移动机器人路径规划研究

研究了动态不确定环境下自主移动机器人路径规划和运动控制问题．在时域上，建立了超声传感器数据预测模型，利用递推最小二乘法在线更新预测模型参数，通过将该预测模型的预测值与当前传感器实测值融合，提高了了超声数据的可靠性；考虑到空间分布的连续性，将相邻近的超声传感器信息融合进来，进一步提高了数据的实用性．由于人工势场法简单易实现的特点，被广泛应用在机器人自主避障中．借鉴预测控制原理，使用上述融合处理的超声数据，在每个滚动周期内运用改进的人工势场法解决了机器人避障问题．最后，在中国科学院自动化研究所自主开发的移动机器人CASIA-1上对算法进行了实验，实验结果验证了算法的可靠性。     

基于双目视觉的机器人运动目标检测与定位

针对移动机器人自定位精度低的问题,提出了先由静止的工作机器人进行自定位,再对运动目标进行检测和定位的方法.基于HSV模型颜色特征,工作机器人分割出人工路标并进行自定位,利用帧间差分法将采集到的视频图像序列中相邻两帧作差分运算,提取出运动目标,并通过双目立体视觉视差原理计算出运动目标的绝对坐标,帮助运动目标完成定位.结果表明,该方法定位精度高于传统的移动机器人自定位的定位精度,且算法的实时性好,具有现实的研究意义.     

移动机器人视觉导航

采用离散卷积的方法,利用Ｓｏｂｅｌ算子,Ｌａｐｌａｃｅ算子和梯度算子进行卷积．利用此３种方法均可实现边缘提取的目的,其中Ｓｏｂｅｌ算子的效果最佳．经过对实际图像的处理,证明了方法的可行性．通过对图像的边缘检测可以对障碍物进行定位从而实现导航的要求．     

基于单个人工地标的机器人自主定位

结合地标设计的四个基本规则,设计了基于QR code的自相似二维人工地标,并讨论了其在复杂环境下的提取、识别问题,研究了相应的算法. 利用摄像机标定技术,通过在人工地标上选取标定点求解出摄像机参数,实现了基于单个人工地标的机器人定位. 实验结果表明,机器人完全可以在复杂环境下利用该人工地标实现快速、准确地定位和导航.     

Research on Recognition of Color Landmark

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｏｆＣｏｌｏｒＬａｎｄｍａｒｋＦＥＮＧＢｉｎｇｒｕｉＨＵＡＮＧＱｉｎｇｍｉｎｇＹＡＮＧＷｅｉＬＩＵＹｉｎｇｊｉａｎＺＨＡＮＧＴｉａｎｗｅｎ（冯秉瑞）（黄庆明）（杨威）（刘英健）（张田文）（Ｄｅｐｔ．ｏｆＣｏｍ...     

基于人工免疫势场法的移动机器人路径规划

针对人工势场法和基本遗传算法在解决移动机器人的路径规划问题时。容易产生目标不可达和局部极小值的问题,提出了1种基于人工免疫势场法的移动机器人路径规划算法(MRPP-AIPF).该算法将初始抗体群动态分配为记忆保留单元和临时抗体单元,通过交叉、变异和遗忘等算子进行进化操作,使较优抗体较早生成,提高了算法的收敛能力和保持抗体群的多样性.仿真实验表明,MRPP-AIPF算法属有效路径规划算法.     

基于三维特征点模型的人脸表情识别算法

提出了一种基于三维特征点模型匹配的人脸表情识别算法.首先,以混合树结构建模不同姿态脸部特征组合,实现特征点定位,并建立脸部三维几何特征模型;然后,基于广义普鲁克分析原理对特征点模型进行归一化计算,并建立具有鲁棒性的匹配特征;最后,采用支持向量机实现表情的训练和识别.通过对BU-3DFE数据库中6种脸部表情的测试,表明该算法能够达到很好的识别效果.     

Self-Recovery of Localization Loss for Indoor Mobile Robot

室内移动机器人在定位丢失时的自恢复研究

蒋林¹,王翰¹, 雷斌^1*, 朱建阳¹, 刘怀广¹, 赵慧²

（1.武汉科技大学 冶金装备及控制教育部重点实验室,武汉,430081;

2.武汉科技大学 机器人与智能系统研究院,武汉 430081）

创新点说明：

针对机器人“绑架”问题,本文具体分析机器人离实际位置点较近和较远的“绑架”类型,以及不同绑架类型所对应机器人的状态和造成这种状态的原因。为判断机器人是否处于“绑架”状态,本文提出改进蒙特卡洛定位算法(IMCL),该算法通过检测粒子均权重的突变进行判断,并针对机器人处于不同的状态采用不同的重采样策略来改进粒子集,进而帮助机器人重新找到自己的真实位置。

关键词：室内移动机器人;自恢复;定位丢失;改进蒙特卡洛定位算法

     

基于单个人工地标的机器人自主定位

结合地标设计的四个基本规则,设计了基于QR code的自相似二维人工地标,并讨论了其在复杂环境下的提取、识别问题,研究了相应的算法.利用摄像机标定技术,通过在人工地标上选取标定点求解出摄像机参数,实现了基于单个人工地标的机器人定位.实验结果表明,机器人完全可以在复杂环境下利用该人工地标实现快速、准确地定位和导航.     

集控式足球机器人目标快速识别及定位

针对足球机器人视觉系统的实时性要求，研究了基于颜色的快速图像分割方法及综合运用动态窗口技术、移动网格技术、交叉线法确定物体质心技术在动态环境下对多个目标进行快速识别及定位。实验结果验证了算法的有效性。     

光电导航移动机器人转向机构的设计研究

在光电导航移动机器人的设计中,转向机构存在着死点位置,死点位置的出现将导致移动机器人不能实现自动导航,如何让转向机构不出现死点,当转向机构不可避免地存在死点时,又如何让转向机构顺利通过死点位置,是移动机器人转向机构设计时必须解决的关键问题.论文对转向机构存在的死点问题进行了分析研究;确立了死点位置的具体坐标;提出了解决死点位置的方法,采用限位块成功地解决了转向机构的死点问题.