基于特征模型的非结构化道路跟踪算法研究

鉴于室外自主移动机器人视觉导航的应用需求,提出一种提高非结构化道路跟踪准确性和鲁棒性的算法。首先,利用局部二值模式LBP的纹理特征和颜色特征建立道路区域的H-S-LBP特征模型,利用特征模型对视频序列图像进行反向投影,将图像分割为道路区域和背景区域。同时,采用卡尔曼滤波器更新道路特征模型。通过反向投影与特征模型更新的交替完成,实现非结构化道路跟踪。实际应用表明,提出的算法能够准确跟踪视频图像中道路区域,对复杂多变的室外环境适应性较强,道路边缘处区分度较高,满足实时性要求。     

改进差分进化算法优化的机器人时间最优轨迹规划算法

协作型工业机器人在执行焊接、装配任务时,因关节状态无法达到最大约束而影响效率。在确保"人-机-环"安全的前提下,为最大限度地提高机器人的操作速度与响应时间,提出了一种改进差分进化(DE)算法优化的协作型机器人轨迹规划算法。采用蒙特卡洛算法获得机器人的操作空间,并采用广义动量方法进行碰撞检测。同时,以机器人在执行任务过程中运行时间最小为目标,兼顾满足运动学约束、动力学约束和负载约束,以保证机器人在运行过程中的平稳性。利用改进DE的全局寻优能力调整运动参数,进行关节空间的轨迹规划。在UR5机器人的平台进行仿真验证,仿真结果验证了算法的有效性、可行性。     

核应急机器人末端工具快换装置的设计及分析

为了提高核应急处置机器人的工作效率,解决核应急处置作业中需要频繁手动更换作业工具操作不便的问题,设计了一种能够使机器人不需要人工现场辅助,仅通过遥操作控制,即可更换液压工具头的快换装置.阐述了快换装置的机械结构、工作原理及工作过程.对其性能参数进行了分析,并建立了快换装置在不同姿态时的力学模型.结合有限元分析软件ANS...     

任意分布的高速仿核信号发生器

针对核信号在时间、幅度上的随机性,探讨模拟核信号的发生装置。采用基于混合同余法、舍选控制法的蒙特卡洛方法在MATLAB中产生任意分布随机波形数据。高速FPGA通过串口接收上位机发出的控制命令和波形数据并存储在双口RAM,利用控制命令快速实现DDS技术和外部DAC,从而实现具有统计特性的核信号。实验结果表明所设计的仿核信号发生器能够有效模拟真实核信号的发生,对数字化核测量系统研究工作有重要意义。     

基于深度强化学习的固体放射性废物抓取方法研究

针对固体放射性废物分拣作业中,放射性废物杂乱无序、远程遥操作抓取效率低、人工分拣危险性大等典型问题,提出一种基于深度强化学习的放射性固体废物抓取方法。该方法使用改进深度Q网络算法,通过获取的图像信息,使机器人与环境不断进行交互并获得回报奖励,回报奖励由机械臂动作执行结果和放射性区域内放射性活度的高低构成,根据◢Q◣值的大小得到机械臂的最佳抓取位置。用V-REP软件对UR5机械臂建立仿真模型,在仿真环境中完成不同类型固体放射性废物抓取的训练与测试。仿真结果表明,固体废物在松散放置时该方法可使机械臂抓取成功率大于90%,在紧密放置时抓取成功率大于65%,机械臂不会受到废物堆叠的影响,并且会优先抓取放射性区域内具有高放射性活度的物体。     

基于引导采样的Kinect深度图修补算法

针对Kinect采集到的深度图带有大量的结构性缺失,提出了一种新的深度图空洞噪声修补算法。算法首先将深度图所对应的彩色图片转化为灰度图,然后用Kmeans算法将彩色图转化而来的灰度图进行聚类处理,将生成的聚类图作为引导图。联合引导图对深度图空洞噪声边缘深度值采样,采集多个深度值并计算深度均值,最后使用深度均值来作为空洞的深度估计值。通过与MC-UE算法相比较,由于有引导图的矫正作用,边缘细节更加清晰准确。对于处理较小面积的空洞噪声,处理结果相较于MC-UE算法,均方误差仅降低4%左右。但对于处理较大面积的空洞噪声,均方误差较MC-UE算法降低了9.65%~14.32%。     

基于空间剖分的碰撞检测算法研究

针对虚拟环境中物体碰撞检测效率不高的问题,提出了一种基于空间剖分的碰撞检测算法。利用物体空间分布特性以及运动物体碰撞行为的局部性,先用空域分割中定性-定量结合的方法快速确定可能碰撞的物体对,再用混合层次包围盒进行精确测试,明显地提高了碰撞检测速度。实验分析表明,该算法不仅可实现复杂场景下多个物体同时发生碰撞的检测,也能保证算法在物体高速运动时的有效性。     

危险环境消防侦察机器人视轴规划算法研究

针对自主研发的危险环境消防侦察机器人展开研究。此机器人为履带式车身,装载一3自由度机械,高清侦察相机固定在机械臂末端。研究内容为在已知环境下自主规划机械臂规避障碍物,并调节相机视轴方向,实现对环境重点区域的锁定。首先对机械臂建立指数积（POE）正运动学模型,使用Minkowski和与三维凸包检测算法作为碰撞检测算法,使用蒙特卡洛方法在构型空间采样。再通过采样数据匹配末端视角方向,在末端建立虚拟连杆,使用碰撞检测算法保证实现视线无遮挡。仿真实验证明,使用此算法能够快速将相机视轴锁定至重点区域并保证无遮挡,且机械臂末端相机处于最佳位姿。     

变电站设备巡检机器人中路阻函数的建立与研究

研究的变电站设备巡检机器人工作在半规范拓扑环境中,机器人在运行过程中受到多种路段阻抗因素影响,在绘制变电站电子地图的基础上,利用道路交通网络分配路径的选择方法,通过对函数模型参数的标定建立适合任务现场的综合路阻函数模型,并成功应用于机器人全局路径规划。实践证明方法可行,有效。     

基于ADAMS的六轮自适应越障机器人的设计与研究

针对在复杂环境下对移动机器人的运动要求,设计了具有良好机动性和越障性的六轮腿复合型移动机器人。用静力学方法对机器人进行了稳定性和运动能力分析,运用虚拟样机动力学软件ADAMS构建了自适应越障机器人参数化模型,主要对机器人在两种不同障碍物条件下越障情况进行了分析,获得了机器人各部件和整体的运动学特性曲线,为机器人结构的设计与数值计算提供了理论依据。对机器人样机进行了性能测试,验证了机器人本体结构的可靠性和实用性。