引入势场及陷阱搜索的强化学习路径规划算法

移动机器人在复杂环境中移动难以得到较优的路径,基于马尔可夫过程的Q学习（Q-learning）算法能通过试错学习取得较优的路径,但这种方法收敛速度慢,迭代次数多,且试错方式无法应用于真实的环境中。在Q-learning算法中加入引力势场作为初始环境先验信息,在其基础上对环境进行陷阱区域逐层搜索,剔除凹形陷阱区域[Q]值迭代,加快了路径规划的收敛速度。同时取消对障碍物的试错学习,使算法在初始状态就能有效避开障碍物,适用于真实环境中直接学习。利用python及pygame模块建立复杂地图,验证加入初始引力势场和陷阱搜索的改进Q-learning算法路径规划效果。仿真实验表明,改进算法能在较少的迭代次数后,快速有效地到达目标位置,且路径较优。     

基于果蝇优化算法-小波支持向量数据描述的滚动轴承性能退化评估

针对支持向量数据描述(SVDD)算法对滚动轴承早期故障不敏感、参数选择困难的问题,提出了一种基于果蝇优化算法-小波支持向量数据描述(FOA-WSVDD)的滚动轴承性能退化评估方法。提取滚动轴承早期无故障振动信号的时域、时频域特征向量,并基于单调性进行特征选择;针对现有核函数对滚动轴承早期故障不敏感问题,将小波核函数引入到SVDD算法中;针对SVDD算法参数选择困难的问题,以支持向量个数与总样本数的比值作为适应度函数,采用改进的FOA算法对其核参数进行优化,建立FOA-WSVDD评估模型;最后,将轴承后期振动数据的特征向量输入到该WSVDD模型中,得到轴承的性能退化指标。试验结果表明,采用所提方法能准确地对轴承早期故障作出预警,与基于高斯核函数的SVDD算法相比,提前了17h。     

基于惯性导航角度补偿的室内激光SLAM方法

针对传统二维激光同步定位与地图构建(SLAM)方法无法适用于非平坦、复杂的非结构化环境的问题,提出了一种基于惯性导航角度补偿的激光SLAM方法。该方法通过基于高斯牛顿法的扫描匹配估计出机器人的位置,使得机器人位置的计算不再依赖里程计模型。同时,通过卡尔曼滤波器得到精确的角度信息并对激光数据进行补偿,提高构建地图的精度。实验平台为搭载二维激光雷达,基于ROS(robot operating system)系统的两轮差速移动机器人。实验结果表明,该算法创建的地图墙体角度误差由11°降到1°,匹配位置误差由±15 cm降到±5 cm。通过对地图精度和机器人位置的误差对比证实了该方法具有良好的场景适应性和实用性。     

改进CHSMM的滚动轴承剩余寿命预测方法

针对连续隐半马尔科夫模型(Continuous hidden semi-Markov model,CHSMM)对滚动轴承剩余寿命预测精度低问题,提出一种基于改进CHSMM的滚动轴承剩余寿命方法。提取滚动轴承振动信号的时域、时频域特征向量,采用主成分分析(Principle component analysis,PCA)算法对特征向量进行降维;针对状态驻留时间概率密度函数不符合实际而引起的剩余寿命预测精度低问题,将高斯混合概率密度函数引入到CHSMM算法中,建立退化状态识别模型和剩余寿命预测模型。最后,将轴承全生命周期数据输入到模型中,得到轴承的退化状态和剩余寿命。试验结果表明,采用所提方法能准确的对轴承剩余寿命进行预测,与CHSMM算法相比,退化状态识别的正确率提高了12%,剩余寿命预测的正确率提高了23%。     

基于视觉的特种机械臂目标识别与定位

针对特种机械臂在复杂环境下对危险品抓取的准确性与实时性需求,提出一种利用视觉信息识别定位的 方法。给出基于单双目视觉系统结合的识别定位策略,采用颜色分割、开闭运算、边缘轮廓检测和特征匹配完成单 目视觉算法,通过立体标定、立体校正和深度计算完成双目视觉算法;根据齐次变换得出的目标物体位置信息对机 械臂进行关节转动角度求解,利用角度阈值范围得出最优解;并通过目标物体位姿测量实验和抓取操作进行验证。 验证结果表明：该方法是可行和合理的,能实现目标物体的实际抓取。