基于改进DQN算法的无人仓多AGV路径规划

针对无人仓中多AGV路径规划与冲突问题,以最小化总行程时间为目标,建立多AGV路径规划模型,提出一种基于动态决策的改进DQN算法。算法设计了基于单AGV静态路径规划的经验知识模型,指导AGV的学习探索方向,提前规避冲突与障碍物,加快算法收敛。同时提出基于总行程时间最短的冲突消解策略,从根本上解决多AGV路径冲突与死锁问题。最后,建立无人仓栅格地图进行仿真实验。结果表明,本文提出的模型和算法较其他DQN算法收敛速度提升13.3%,平均损失值降低26.3%。这说明该模型和算法有利于规避和化解无人仓多AGV路径规划冲突,减少多AGV总行程时间,对提高无人仓作业效率具有重要指导意义。     

基于改进卷积网络的无人驾驶汽车动态避障路径规划方法

为了提高无人驾驶汽车动态避障的成功率,实现路径最优规划目标,本文引入了改进卷积网络,并开展了基于该网络的无人驾驶汽车动态避障路径规划方法研究。首先,建立了精确的汽车运动学模型,以描述无人驾驶汽车在行驶过程中的运动学特性。其次,对道路障碍物目标位置进行检测,连续获取道路动态障碍物目标的信息,预测障碍物未来的位置和速度。最后,在此基础上,利用改进卷积网络计算了无人驾驶汽车动态避障路径损失函数,评估了规划避障路径与实际目标路径之间的差距。同时,辅助人工势场法求解势能的最小值,得到了汽车避障路径。试验结果表明,应用本文提出的规划方法后,在6个车道上,无人驾驶汽车的动态避障成功率始终高于另外2个对照组,均达到了99%以上,可以有效地识别障碍物并进行避障。     

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。     

考虑冲突避免的多AGV路径规划研究

目的 提高物流企业“货到人”拣选系统在实际生产中的工作效率，避免自动导引小车(AGV)间的冲突死锁，研究大规模多AGV的无冲突路径规划和协同避障问题。方法 首先考虑AGV空载、负载情况和路径扩展成本，改进A^*算法，动态调整代价函数，优化路径扩展方式。其次，提出冲突检测及避免算法，对可能产生局部冲突的路径交叉点进行避障调度，通过预约锁格，实现局部冲突的检测，制定优先级避障策略，解决AGV动态行驶路径上产生的局部冲突和死锁，进而实现全局无冲突路径规划。结果 对多组不同任务量和不同AGV规模的场景进行仿真，实验结果表明，考虑冲突避免的改进A^*算法能有效实现100个任务、90个货架单位和7个拣选站场景下的多AGV动态路径规划，相较于传统A^*算法，其平均拣选时长缩短了52.61%。结论 该方法可实现大规模场景下的多AGV动态路径规划，在付出较小转弯代价的同时有效避免局部动态冲突，该方法可为相关企业实现多AGV协同调度提供新的思路和理论依据。     

基于SLAM导航的多目视觉AGV系统设计

目的为了进一步提高SLAM定位精度和小障碍物识别能力。方法采用SLAM与多目视觉结合的方法,首先构建AGV运动学模型,然后构建双目立体视觉模型,基于SURF+RANSAC改进的分区域加权算法,尽可能剔除冗余误匹配对,显著提高匹配精度。其次,在传统SLAM导航基础上融入单目视觉,实现关键工位点精确定位停靠,并给出二维码遮挡缺损情况下的解决方法,采用双目视觉实现距离实时测量。结果双目距离检测精度可达±1.88 mm,轨迹精度可以控制在±2 mm。结论融合SLAM和多目视觉可以有效提高导航定位精度和小障碍物识别能力,提高了SLAM的应用领域,具有一定的推广前景。     

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。     

时变环境下基于AGV运动学模型的无碰撞路径规划研究

自动导引小车(AGV,Automated Guided Vehicle)由于采用无人驾驶,高度自动化、高度智能化的优点被广泛应用于柔性制造系统和工厂物流自动化领域,使得生产效率以及自动化程度大大提高.目前AGV的运动,无论是磁条导航、二维码导航、或是激光导航,都是沿着预先设定的路径进行运动的,并不具有自主导航功能.本文针对工厂、医院、商场、博览会等存在运动障碍物的环境下,在考虑AGV运动学模型及运动约束的前提下,进行时变环境下AGV自动避障、自主导航研究,并提出相应的实时路径规划算法.所提出的算法在Matlab上进行了仿真实验,验证了算法的有效性和可行性.     

RRT与人工势场法结合的机械臂避障规划

针对人工势场法在工业机械臂避障路径规划中容易陷入局部极小值的缺陷,利用改进的快速扩展随机树(rapidly-exploring random tree,RRT)算法与人工势场法结合进行避障路径规划。首先,利用人工势场法进行局部路径规划,当陷入局部极小值时,使用改进的快速扩展随机算法自适应地选择临时目标点,使搜索过程跳出局部极小值点;当机械臂逃离局部极小值点时,切换回人工势场法进行规划。该算法不仅能够实现工业机械臂末端执行器的避障,同时能够防止杆端与障碍物产生碰撞,最终到达目标点。仿真实验表明,该方法实现简单,能够适应环境的变化,在复杂的环境下依然有效,满足机械臂避障的要求。最后,通过进行实际实验表明了实际与仿真实验的一致性。     

改进的 AdaBoost人脸检测方法

针对传统 AdaBoost算法检测速度快准确率低的问题,本文提出了一种改进的 AdaBoost算法以提高人脸的正确检测率,该算法首先利用快速积分图提取人脸的 Haar特征,然后使用阈值设定的方法对传统的 AdaBoost算法进行改进,并将每次检测的最优弱分类器级联形成最终的强分类器,通过强弱分类器对 Haar特征判别,从而检测图像中的人脸部分。采用本方法对多种实验图像集进行人脸检测实验, FERET彩色图像库的正确检测率为96.07%,视频图像的正确检测率为 96%。实验结果表明,本文所设计的人脸检测算法能够对静态图像以及视频图像中的人脸进行有效检测,为人脸的正确识别打下了基础,该算法也为计算机视觉领域的研究提供一种有效方法。     

基于车载16线激光雷达的障碍物检测方法

针对目前车载16线激光雷达点云数据中障碍物检测算法准确率不高的问题,提出了一种基于自适应网格聚类的障碍物检测方法。首先,结合八叉树与随机抽样一致性算法(RANSAC)去除地面点;其次,投影点云至二维网格,依据各网格高程信息快速提取高结构物;然后,建立两级网格模型,按照粗网格聚类结果的分布信息自适应地确定子网格分辨率,对可能包含多目标的障碍物在子网格层进行准确检测;最后,结合相邻时刻障碍物的状态信息修正检测结果。在16线激光雷达城市道路环境测试集下的实验结果表明:该算法可准确检测行驶区域内障碍物目标,优化后的聚类算法较好地降低了欠分割与过分割错误率,检测准确率达91%。     

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Sobel算法的塑料袋边缘位置标定

目的 对现有塑料袋装容器的外边缘轮廓进行精确定位,保证透明包装容器的外边缘轮廓在日常生产中可应用.方法 机器视觉塑料袋装容器检测系统依据图像信息收集、识别算法、sobel算法、位置标定、SVM结果对比等部分,确定透明包装边缘标定核心算法要点,在传统频域变换的基础上,进行sobel算法改进算法分析,有效提高对塑料袋装容器的外边缘轮廓识别率,明确该类包装的检测要点.以实际的液体透明医用包装袋为例,论证该类包装外边缘的特征提取方法,并且强化该包装边缘的视觉特征,最后进行SVM结果对照实验.结果 对照结果表明,该视觉方式可以实现对机器视觉的塑料袋装容器标定,精准率可以达到94％,对于机械手10％的边缘标定精确度是可以适用的.结论 基于该sobel算法以及优化措施,确定了机器视觉塑料袋装容器标定方式,满足了塑料袋装容器生产的有效定位要求.     

基于小波变换的高精度测距系统设计及DSP实现

目的为了解决传统物流行业机器人避障系统中存在的测距精度低、抗干扰性差等问题。方法提出一种基于DSP的温补与小波阈值滤噪的高精度超声测距系统,包括DSP最小系统、超声波传感器、LCD显示模块、温度补偿电路和报警电路等。超声波测距系统通过实时采集环境温度来修正声速值,采用小波阈值变换算法对回波信号进行处理,以提升回波信号的信噪比和起始点锐度。结果应用CCS4.2软件与DSP芯片进行调试、实验,实验表明在距离0～1200 mm内,系统的测量误差为±4 mm。结论采用小波阈值变换算法和温补电路,提高了传统物流机器人避障系统的测距精度。     

基于机器视觉的食品包装检测系统设计

目的为提高食品外包装美观性,确保食品包装质量,基于机器视觉设计一种食品包装检测系统。方法食品包装检测系统主要包括图像获取模块、图像处理和分析模块、输出执行模块等部分。讨论图像处理的关键技术,在传统小波变换的基础上,提出一种改进算法以增强图像特征信息,提高识别率,实现食品包装边缘检测。以污染、飞墨等典型缺陷为例,论述其特征提取方法,包括圆形度、长宽比、灰度标准差等。最后进行实验研究。结果实验结果表明,所述食品包装检测系统的检测精度在99%以上,具有较高的检测准确性。结论基于机器视觉的食品包装检测系统能够满足食品包装需求。     

基于P-Rob六自由度机械臂运动学建模与仿真

目的为实现后续机械臂控制算法研究,检验机械臂运动学模型构建的正确性,基于PersonalRobotics,对六自由度机械臂进行运动学模型构建和轨迹仿真。方法通过标准D-H法建立运动学模型,实现机械臂的正、逆运动学方程求解,根据机械臂的结构特性,对传统逆向运动学求解的解析法进行改进。结果使用仿真软件Matlab验证了运动学模型建立的准确性,改进的逆向运动学求解算法降低了传统求解算法的复杂度。使用仿真软件Matlab验证了运动学模型建立的准确性,并通过Matlab对改进的逆行运动学求解方法进行了验证,结果表明,改进的逆向运动学求解速度是传统逆向运动学求解速度的一半。结论根据六自由度机械臂的运动学研究,对实际机械臂的运动控制具有一定的参考价值。在实际的P-Rob机械臂上进行了仿真数据的测试,再次验证了运动学模型建立的准确性,仿真数据可应用于实际的机械臂控制中。实验现象表明针对此机械结构的机械臂,使用改进解析法求解逆解的方法计算简单、误差小、可行性强。     

基于改进Faster R-CNN的纸病检测算法

目的 达到纸病检测中能够充分提取纸病特征、提高检测精度、降低小目标漏检率的目标。方法 基于Faster R-CNN的检测算法进行改进,主要改进的做法是利用深度残差网络ResNet-50替换原模型的骨干特征提取网络VGG16,以保留更多的纸病特征信息,增强特征网络对纸张缺陷的提取能力;在算法中添加空间和通道的双重注意力机制CBAM,用来提高纸病检测精度;将ROI-Pooling替换为ROI-Align,增强网络的泛化能力。结果 实验结果表明,改进后的算法平均精度达到98%,较原算法平均精度提升了9%。结论 改进后的算法能够充分提取纸病特征信息,有效提高了纸病的检测精度,以及提高了小目标纸病的检测率,降低了错漏检率。