基于适应度的多机器人任务分配策略

为提高多机器人任务分配方法的通用性和实用性，提出了一种分布式多机器人协作任务分配策略.根据多机器人任务特点，提出了多机器人任务分配必须满足的4个基本目标，并由目标制定相应的4条任务选择策略.按形式化思想为子任务建立了一个通用模型，模型包含了与任务选择相关的子任务基本属性和运行状态.结合子任务模型和任务选择策略，建立了一个子任务适应度模型，包含静态适应度、进度适应度、资源适应度和外部适应度4个分量，机器人根据适应度大小来选择子任务.仿真实验表明，应用该任务分配策略的协作异构多机器人系统对一类搬运任务具有很好的通用性，当任务发生变化和机器人发生故障时，机器人能够正确、及时地调整子任务，系统具有很好的实时性、灵活性和鲁棒性.系统能够实现机器人到子任务的最优映射，与其他任务分配方法相比明显缩短了任务执行时间.     

基于模拟退火算法的三维人脸匹配方法

基于模拟退火算法,利用深度信息对三维人脸进行匹配和识别。通过具有全局优化能力的模拟退火算法搜索获取全局极值,选择合适的适应度函数MLESAC和SIM控制匹配过程获得识别结果。基于“由粗到细”的思想,分3步匹配三维人脸,并对精准匹配阶段进行改进,通过选择合适的区域和分类器能够更好地应对表情的影响。实验结果表明,模拟退火算法跳出了局部最优解而获得了全局优化解,同时通过选择MLESAC和SIM作为不同匹配阶段的适应度函数能够有效控制匹配过程,提高了识别精准率。     

基于改进遗传算法的机器人路径规划方法

针对基本遗传算法在机器人路径规划中存在收敛速度慢、易陷入局部最优解的问题,提出一种改进的遗传算法. 在适应度函数中增加带有惩罚项的平滑度函数; 引入精英保留机制,保留每一代最优个体; 自适应调整交叉概率和变异概率,使交叉概率和变异概率随进化次数变化而变化. 利用MATLAB在两种障碍物地图中与其他两种算法进行仿真对比分析,实验结果表明,改进后的算法在路径规划的应用中有效减少了机器人的转弯次数,提高了逃离局部最优路径的能力,寻优能力更强.     

基于改进GA的云计算任务调度策略

针对传统遗传算法在云计算任务调度过程中的收敛速度慢和易早熟等问题,提出了一种基于遗传优化算法的双适应度函数改进算法.该算法采用任务完成时间和任务完成成本为双适应度函数,引入个体相似度概念来提高种群质量;采用并列选择法进行选择操作,并且采用自适应规则约束交叉和变异操作,提高种群个体质量,加速进化策略可以有效地避免早熟.结果表明,改进的遗传算法有效地加快了云任务作业调度的收敛速度,并改善了易早熟等现象.     

基于直线特征提取匹配搜救机器人的同步定位与地图构建

针对搜救机器人在灾后特征环境下同步定位与地图构建问题,提出了改进动态阈值分裂合并算法,与固定阈值算法相比提高了直线拟合的准确性。推导出匹配条件参数,通过比较始末点距离解决了误匹配,提高了匹配精度。在此基础上,进行全局定位计算。利用最小二乘法进行滤波处理,提高了定位精度。通过仿真与模拟现场实验表明,本文方法能使提取的直线更准确地反映实际地形环境,完成二维栅格地图的实时创建任务。     

一种可重构机器人运动学求解方法

针对可重构机器人没有统一的运动学求解形式问题,提出通过构形平面匹配方法求解可重构机器人的运动学.采用改进形式的D-H建模方法,可自动形成可重构机器人运动学模型;将机器人在目标点的位形分解成若干个构形平面,通过三级构形平面的匹配,可求得具有单一串连形式可重构机器人运动学逆解;对搭建的6自由度机器人和8自由度机器人构形的运动学进行实例仿真.仿真结果表明,采用有限个构形平面匹配方法能够求解出可重构机器人运动学,验证了算法的正确性和实用性.     

一种应用于函数优化问题的多种群人工蜂群算法

针对传统人工蜂群算法(ABC)收敛速度慢、易陷入局部最优解等不足,提出一种基于种群分割的多种群人工蜂群算法(MABC)应用于函数优化问题.该算法利用K均值聚类算法对蜂群进行种群分割,在子种群中引入基于全局通信的蜜源位置更新方式加速算法收敛,同时引入基于局部通信的适应度函数扩展解方案的多样性.通过对6个基准测试函数的实验表明,MABC算法适应度高、收敛速度快,克服了ABC算法易陷入局部最优解等不足,在函数优化问题中表现出了更好的性能.     

基于改进势场栅格法的清洁机器人路径规划算法研究

针对人工势场法中机器人在障碍物附近震荡而无法到达目标点、存在陷阱区域、临近的障碍物之间不能发现路径等问题,提出了一种改进的势场栅格算法.结合牛耕式全覆盖路径规划算法使机器人在已知环境势场模型中快速静态规划出全局最优清扫路径,通过激光雷达与势场合力运算使其具备无碰撞的避障能力.在实际系统的实验验证结果表明,本算法能够使清洁机器人以更短路径遍历环境及增强避障能力,提高了清洁机器人的安全性与工作效率,具有实际应用价值.     

基于改进蚁群算法的多机器人路径规划研究

针对蚁群算法在机器人路径规划过程中存在的收敛速度慢、效率较低、容易陷入局部最优等缺点,提出了一种多步长的改进蚁群算法.该算法实现了多步长路径规划;同时在概率公式中加入了拐点参数,使路径更加平滑;并且提出了新的信息素奖励惩罚机制.将改进的蚁群算法应用于具有3个优化目标的多机器人路径规划中,采用碰撞预测策略和路径协调策略完成多机器人间的协调避碰.仿真结果表明,改进的蚁群算法规划的路径更短、更平滑,效率更高,验证了该算法在多机器人路径规划中的有效性和可行性.     

改进混沌优化算法在图像匹配中的应用

针对传统模板匹配算法存在的,绝大部分时间都是在非最优匹配点上做匹配运算,计算量大、耗时长、容易产生误匹配等现状,利用混沌具有遍历性这一特点,提出了一种基于混沌优化算法的图像匹配方法,即先用基本混沌算法进行搜索,利用适应度函数筛选掉不必要的点,找到粗匹配位置,再采用二次载波进行精确匹配,找到正确的匹配位置.与传统模板匹配算法和GMPT算法相比,该算法在保证匹配精度的同时,大幅度降低了匹配时间,具有一定的实用价值.     

基于自适应随动机构的机器人目标跟随

针对机器人使用固定传感器容易丢失跟随目标的问题,提出基于自适应随动机构的行人跟随方法.基于任务需求设计随动式感知机构视野评价指标;在传统规划策略的基础上,提出结合底盘方向的改进策略和基于视野深度加权的自适应角度规划策略,改进随动机构的运动目标跟随效果. 为了提高随动RGB-D传感器的行人位置跟踪效果,使用YOLOv3算法进行目标检测,结合三维坐标解算与位置度量匹配,实现多目标位置的实时跟踪. 基于Gazebo仿真环境与RoboMaster机器人,实现机器人行人跟随功能. 所提规划策略能够取得综合最优的评分指标,并实现机器人对运动行人目标稳定的轨迹跟随. 实验结果证明了所提目标跟随方法的有效性.     

基于优势遗传的自适应遗传算法

针对遗传算法的早熟问题,对自适应遗传算法进行了研究,提出优势遗传的新观点:在交叉算子设计时使适应度高的个体以较高概率进行交叉,并且在变异算子设计时使适应度低的个体以较高概率进行变异,能更有效地产生出优势个体,跳出局部最优.认为算法设计时使平均适应度过快逼近最大适应度是不合适的.由此,提出一种新算法,以优势遗传的原则随个体适应度的变化而自适应地改变交叉和变异概率,在一定程度上有效解决算法的早熟问题.实验表明,该算法能有效提高全局寻优的性能,鲁棒性好.     

基于遗传算法的云任务调度改进算法

云计算环境下任务的调度是目前研究的热点,针对任务完成时间和虚拟机资源负载的均衡情况,对云任务调度遗传算法作出改进.根据云环境下虚拟机资源的性能引入虚拟机相对适应度的概念;将标准遗传算法的随机变异操作改进为有目标的变异操作,使虚拟机相对适应度大的虚拟机资源获得更大的变异可能,加快算法的收敛.仿真实验表明,该算法在降低任务完成时间的同时提高了虚拟机资源的负载均衡,是一种有效的云任务调度算法.     

均匀扩散下机器人变步长气味源搜索算法

分析机器人依靠传感器通过测量地表土壤中气味浓度搜索地下气味源的定步长六边形路径算法的不足,对其进行改进.仿真表明,改进后的变步长算法具有很好的性能,能够针对呈均匀扩散的地下气味源,指导地面机器人完成气味跟踪和气味源定位双重任务.     

自由漂浮空间机器人力矩最优轨迹规划算法

针对自由漂浮空间机器人的轨迹规划问题,提出一种基于粒子群优化算法的机械臂关节角驱动力矩最优轨迹规划算法.首先通过对自由漂浮空间机器人系统的动力学方程进行分析,给出了以机械臂关节角驱动力矩为目标函数的轨迹最优控制算法,并采用高阶多项式插值方法逼近机械臂关节角轨迹,结合粒子群优化算法对机械臂关节角轨迹进行优化求解.数值仿真表明,规划出的关节角轨迹平滑连续,在完成自由漂浮空间机器人姿态调整任务的同时,机械臂关节角驱动力矩降至最低.     

CMSFLA-SVM算法在人脸识别中的应用

针对蛙跳算法(shuffled frog leaping algorithm,SFLA)易陷入局部最优,且求解精度较低的问题,提出一种交叉变异的蛙跳算法(crossover and mutation shuffled frog leaping algorithm,CMSFLA).该算法在全局搜索中,青蛙个体依适应度值而选择不同概率分别进行交叉和变异操作.将改进的蛙跳算法CMSFLA训练支持向量机(support vectors machines,SVM),并将其用于人脸识别中.ORL和CAS-PEAL-R     

基于改进的遗传算法的图像匹配研究

匹配算法的计算量由搜索位置数与相关算法的计算量之积来决定,因此,为了减少总的计算量,需要改进匹配算法和减少搜索位置。提出一种改进的遗传算法的匹配方法,设计了染色体的表示方法、新的适应度函数以及新的遗传操作算子。为了加快算法的收敛速度,对初始种群的选取和遗传算子操作概率的选取提出了新的方法。实验结果表明,该方法更有效地完成了特征图像之间的匹配。     

未知环境下的移动机器人实时避障研究

针对未知环境下的移动机器人实时避障问题,设计了一种基于模板更新和模板匹配的避障算法.利用视觉传感器获取的场景信息与存储于机器人内部的模板图像进行匹配,确定机器人的可行区域和障碍区域.根据虚拟引力方法计算出机器人下一时刻的行进方向和行驶速度.鉴于场景光照变化情况,采用了一种基于粒子滤波的模板更新方法.为了验证算法的正确性和有效性,在室内不同的场景下做了大量的实验.实验结果表明:该方法能够实现可靠的障碍物检测,并引导机器人有效地躲避各种静态和动态障碍物,而且算法具有很好的实时性和鲁棒性.     

可分离式立体侦察机器人运动建模与仿真

针对陆空两栖侦察机器人侦察灵活性与姿态角估计准确性不足的问题,设计一种改进的可分离式立体侦察机器人。通过牛顿-欧拉法建立机器人姿态角解算模型,描述其横滚角、俯仰角和偏航角3种飞行姿态角。根据模型建立系统状态方程和观测方程,采用不敏卡尔曼滤波算法,进行姿态角解算,得到飞行姿态角最优估计值。对比仿真结果表明,不敏卡尔曼滤波算法比扩展卡尔曼滤波算法姿态角估计精度更高、实时性更强。实物性能测试结果表明,改进的机器人在空中飞行和地面运动性能表现良好,灵活性高。     

基于余弦相似度的改进ORB匹配算法

针对ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)在匹配多相似区域图像时误匹配率高的问题,提出一种基于余弦相似度的改进ORB算法.该算法首先通过汉明距离(Hamming distance)最近邻匹配,计算匹配特征向量的余弦相似度;其次通过梯度计算法计算余弦相似度的最优阈值范围;然后将汉明距离高...