面向非完全姿态约束问题的旋转矩阵群中的垂线理论

在很多机器人领域,有很多给定任务要求并不需要3维空间的完整姿态约束,而是只限定了目标姿态某一轴的方向．这类问题称为非完全姿态约束问题．针对该问题,定义了旋转矩阵群中测地线的垂足和垂线,并给出了其解析表达式．基于垂线理论,提出了沿垂线规划的点到点轨迹生成算法．最后通过仿真实验求解操作臂的轨迹规划问题,仿真以6自由度的PUMA 560为平台,并依次固定第6关节、第4关节得到5自由度和4自由度的操作臂．提出的算法不仅适用于具有功能冗余的6自由度操作臂,也可应用于不具有冗余特性的5自由度和4自由度操作臂．实验结果验证了提出的理论和算法在解决非完全姿态约束问题上的通用性．同时,该算法还能避免参数表示方法中的奇异性问题．     

基于卡尔曼滤波器的航姿系统测姿算法研究

航姿系统通常没有载体位置信息和速度信息的解算,且陀螺漂移较大,存在着载体持续机动时姿态精度不高,甚至消失的问题,因此通常的导航算法已不再适用.设计了一种基于卡尔曼滤波技术的姿态算法,用重力加速度在机体系的分量gb和陀螺漂移作为待估计的状态量,进行卡尔曼滤波的时间更新过程,利用加速度计的输出在一定条件下作为观测量,进行卡...     

捷联式磁航向测量系统的航向角误差动态特性研究

在不考虑罗差情况下,建立了捷联式磁航向测量系统的航向角误差模型,并结合无人机磁航向测量系统中框架式垂直陀螺仪的姿态测量特点,将其姿态误差源特征引入误差模型,全面分析了其航向角在不同飞行条件下的动态误差特性.对捷联式磁航向测量系统的航向角误差模型进行了仿真计算,并将仿真结果与飞行实验结果进行了比较分析.结果表明:捷联式磁航向测量系统的航向角误差动态特性符合无人机测量误差特点,能够为工程应用提供直接的理论依据.     

用对偶映射原理规划和分析机器人轨迹运动

在研究机器人广义位姿的基础上,依据从基坐标系列任一坐标系的旋转变换可以通过绕基坐标系中的瞬时转动轴的等效旋转来实现的原理,提出用等效角位移矢量来描述机器人姿态以及用姿态旋量及其 Pl(u|¨)cker线坐标来描述机器人的位姿.依据对偶数代数理论中关于三维欧氏空间中的有向直线与三维对偶空间中的点具有一一对应关系的对偶映射原理,在对偶空间中对姿态旋量所映射的点进行规划,从而找到一种机器人位姿轨迹生成和运动分析新方法,文末算例说明上述原理和推导的正确性.     

基于MEMS组合模块的姿态检测系统设计

在研究两轮自平衡电动车的平衡控制的基础上,设计了基于MEMS组合模块的姿态测量系统.通过对各MEMS传感器输出信号特征的提取、分析,将离散化低通滤波器模型与互补滤波的思想相结合,巧妙地构造出一种便于本系统实现的数据融合模型.同时,提供了一种基于MEMS组合模块姿态检测的低成本、可行性方案.     

基于扩展卡尔曼滤波的球形机器人姿态解算

针对球形机器人在姿态解算的过程中,惯性测量元件精度不高、稳定性差和易受噪声干扰从而导致无法精确控制其运动姿态的问题,提出一种通过扩展卡尔曼滤波融合IMU(Inertial Measurement Unit)惯性测量元件数据来进行姿态解算的方法,利用多传感器测量数据进行融合,并使用扩展卡尔曼滤波得到精确的姿态信息。通过相关实验充分验证了基于扩展卡尔曼滤波的姿态解算方法的精度和鲁棒性明显提高,抗噪声干扰能力更强。实验表明,该姿态解算方法相比于互补滤波的姿态解算,全姿态角均方根误差和平均误差分别下降了0.0601和0.1984,可见其对于球形机器人的运动控制具有良好的适用性。     

一种新的全姿态指示画面填充算法

现代飞机座舱主飞行仪显示系统中,全姿态指示天地区域的填充是件非常费时的工作。提出了一种新的区域填充算法。该算法第一步引入分块查找的思想以及基于填充区域的特点确定采用水平线或者竖直线扫描方式,并且对区域轮廓中满足关键码字段的像素点建立坐标数组;第二步根据已确定的扫描方式进行区域填充。此外,求取新旧地平线交点并没有采用通过大量数值计算直接求取的方法,而是采用了比较法。实验结果表明该算法显著提高了填充速度和显示效果,降低了数据存储空间量。     

地铁盾构隧道洞门环姿态计算方法研究

盾构隧道洞门环检测的传统方法侧重洞门几何中心绝对坐标的求取而忽略对洞门姿态的计算和分析,本文基于洞门环特征点的三维坐标,结合线路设计参数,通过特征点水平偏差和竖向偏差推导洞门姿态一系列计算公式,详细分析洞门环的局部姿态和整体姿态,有利于科学指导盾构机的推进。     

基于改进YOLO-ResNet混合神经网络的配网杆塔倾倒实时智能检测

针对配网勘灾中人工勘灾效率低下和机巡勘灾需后端分析导致灾情信息反馈不及时的问题,立足于前端实时智能检测模式,提出了基于改进YOLO-ResNet混合神经网络的配网杆塔倾倒实时检测模型。首先,改进传统YOLO-V3的损失函数,利用广义交并比(generalized intersection over union, GIoU)计算目标检测框损失,有效提升杆塔主体检测的准确性。其次,采用ResNet-50定位杆塔端点和中心线,提出一种杆塔姿态判断方法以快速计算杆塔倾斜角度。最后,研发了一种便携式设备并部署了所提模型,以实地采集的数据对模型和设备进行测试,结果表明该设备对杆塔姿态判断的整体准确率达93.48%,设备平均功耗9 W,可用于前端实时智能分析、汇总杆塔受灾情况,验证了模型和设备的有效性。