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往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.     

基于混合蒙特卡罗箱方法的移动感知网节点定位方法

通过将机器人领域的蒙特卡罗定位方法(Monte-Carlo localization,MCL)引入到移动感知网的节点定位,提出了一种混合蒙特卡罗箱方法(mixture Monte-Carlo Box,Mixture-MCB).该方法采用混合采样的方式提高采样的成功率,有效地解决了传统蒙特卡罗方法的粒子耗散问题.与其他现有方法相比,该方法不仅计算简单,定位精度高,而且对于环境参数的改变具有较强的鲁棒性,因此适用于由计算能力较弱的节点构成的大规模移动感知网.仿真实验对算法的计算复杂度、定位精度和鲁棒性进行了分析并与其他方法进行了比较,结果表明,该方法是可行而有效的.     

移动感知网的快速自展开算法

讨论了移动感知网中的节点自展开问题,基于人工势场法,利用每个节点与其邻居节点之间的虚拟排斥力作用．提出了一种移动感知节点的自展开算法．仿真实验表明,该算法能使节点快速扩展到整个感知区域,同时每个节点所移动的路径很短．     

基于Vega的双臂空间机器人飞行及捕捉目标的轨迹规划仿真

提出了一种利用Vega来实现双臂空间机器人飞行及捕捉目标的轨迹规划仿真系统．简要介绍了仿真系统的开发环境及其实现方法．该仿真系统在SGI工作站上, 利用Multigen Creator 建模工具和三维视景仿真软件Vega来实现空间机器人本体及被捕捉目标的建模和仿真, 能为机器人的轨迹规划、运动学分析和运动控制的算法设计提供重要信息, 并能对其理论和算法的可行性加以验证．     

未知环境下多机器人协作追捕算法

 研究了在未知环境下一种多机器人协作追捕多个移动目标方法,将追捕过程分为环境地图创建、构建追捕团队,及团队成员协作快速捕获目标三部分.设计抽象传感器模型用于追捕者探索障碍物.综合考虑与捕获目标相关的各种因素建立属性关系样本数据集,提出了利用关联规则数据挖掘技术构建追捕团队的方法.通过对追捕目标位置预测,将追捕问题类比为多机器人协作路径规划问题,在环境地图基础上求解追捕团队到达目标位置的最优路径.仿真结果表明,多机器人能够高效地协作捕获移动目标,证明了所提方法在复杂动态环境下实现的可行性及有效性.     

基于特征地图的移动机器人全局定位与自主泊位方法

 提出一种新的移动机器人全局定位与自主泊位方法.该方法分为两阶段：离线阶段,采用SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法并提出一种基于DD BBF(Double Direction Best Bin First)的特征匹配方法实现视觉特征三维重建;将进化策略应用于Rao Blackwellized粒子滤波器,并结合自适应重采样,实现了移动机器人同时定位和特征地图创建.在线阶段,采用基于HMM(Hidden Markov Model)的方法实现全局泊位位置识别;采用RANSAC算法实现全局度量定位;提出极点伺服控制方法,实现机器人精确自主泊位.在室内环境下的实验结果证实了该方法的优良性能.     

基于混沌遗传算法的移动机器人路径规划方法

结合遗传算法优化的反演性和混沌优化方法的遍历性,基于混沌遗传算法的移动机器人路径规划方法能够有效改善遗传算法的局部搜索能力和搜索精度,避免单纯使用遗传算法规划机器人路径时容易出现的早熟收敛现象．仿真试验表明,提出的路径规划方法在稀疏环境和密集环境下均能收敛到全局最优路径,具有更强的鲁棒性．     

基于视觉信息的移动机器人动态避障方法

为了提高自主移动机器人的动态避障能力,提出了一种基于视觉信息的拟人动态避障方法,以视觉信息为决策依据,利用神经网络对障碍物的屏幕坐标和实际相对坐标进行非线性映射,在避障过程中只考虑障碍物相对于机器人的运动及可能的碰撞方式,无需考虑机器人和障碍物的运动速度和运动方向,仿真试验证明这种方法是可行而有效的．     

基于VR的家庭机器人建模

为了缩短研制周期和降低开发成本,引入虚拟样机模型来设计家庭机器人仿真系统．利用三维实时场景建模技术在SGI工作站上建立虚拟家庭环境和虚拟家庭机器人的实体模型,推导了差速移动机器人的运动学模型,并完成了家庭机器人在虚拟家庭环境中漫游的仿真试验．结果表明,将虚拟现实和机器人学相结合是机器人研究的一种有效手段．     

彩色图像处理中照明颜色的过滤方法

在双色反射模型的基础上通过有限函数的线性组合来表示照明与反射．利用对图像颜色分布的主成分分析得到颜色分布的主平面,并在主平面内通过Hough变换检测出照明颜色和物体颜色所对应的直线段,在此基础上通过简单运算从图像上过滤照明颜色的影响．实验结果表明了该方法的有效性．