拖挂式移动机器人的结构优化

分析了拖挂式移动机器人运动过程中连杆长度与相邻车体间夹角的关系．从连杆长度这一参数入手进行结构优化，在满足相邻车体间夹角约束的前提下，把系统最小转弯半径降到了最低，从而有效提高了机器人跟踪路径的能力．所得结论可用于指导机器人系统的结构设计．在此基础上，进一步提出了实现连杆动态伸缩控制的思想．     

基于连杆力矩传感器动态补偿的机器人灵巧手笛卡儿阻抗控制

为了对连杆空间力矩传感器进行动态补偿,提出了适用于求取串联机器人任意连杆中任意一点处所受的内力和内力矩的算法.该算法采用连杆假想截断原理利用牛顿-欧拉方程推导而出.推导过程综合考虑了串联机器人是否处于静态以及末端是否受外力作用的情况,以及串联机器人的关节是否是回转关节的情况.然后利用该算法计算动态补偿值,构建了基于连杆力矩传感器动态补偿的笛卡儿阻抗控制器.最后在HIT/DLR Hand II五指灵巧手上进行了实验验证.实验结果一方面验证了该算法的有效性,另一方面也验证了本文所构建的笛卡儿阻抗控制器的有效性.     

空间机器人目标捕获过程中碰撞运动分析

针对空间机器人目标捕获过程中的碰撞问题,提出了一种碰撞运动分析算法．基于空间机器人运动学 和动力学模型,利用碰撞过程中产生冲量的原理建立了碰撞动力学模型．针对具体的碰撞模型,利用空间解析几何 的方法进行了空间机器人与目标物之间的碰撞检测,设计了碰撞发生后机器人的运动分析算法．最后,通过仿真实 验验证了该算法的正确性和适用性．     

基于机器人层次树结构几何模型的消隐算法

本文讨论了机器人层次结构几何模型，其高层为机器人树，低层为连杆树，连杆点为基本体，根据这一模型，机器人图形显示隐藏线和面的消隐可在３个层次上分别依次进行；基本体－→连杆－→机器人，单个基本体的消隐通过确定其各面的优先级来实现，连杆的消隐通过确定组成连杆的各基本之间的显示优先级实现，机器人消隐只需对连杆排序，此算法降低了计算量，提高了效率，已用于机器人图形仿真上。     

机器人C-空间障碍边界建模与无碰路径规划

基于机器人与障碍实体的实际碰撞关系，通过对Ｃ－空间障碍的特性分析，定义了临界碰撞关节角，提出了基于临界碰撞关节角的Ｃ－空间障碍边界建模方法．该方法计算量小，可直接同机器人动态仿真模型相联，便于系统集成．路径搜索利用改进的Ａ＊算法，采用动态变步长并进行目标可见性测试，提高了搜索效率，并利用全局路径优化算法对路径进行了优化．仿真结果表明本文提出的算法对静态结构化环境下机器人操作机的路径规划是切实有效的．     

医用机器人运动学参数最优化设计

提出了一种实用的医用机器人运动学参数误差的优化补偿方法．采用D-H方法建立起机器人连杆坐标系．在运动学分析和模型变换的基础上，运用数值优化技术建立了机器人运动学参数的误差方程，实现了运动学参数的优化设计，有效提高了机器人的重复定位精度．以仿真和实验验证的方式对优化结果进行了分析．     

空间机械臂运动过程中的碰撞检测方法

针对一种六关节机械臂,导出了各关节和末端的坐标,对可能与舱体碰撞的机械臂的几个连杆,将其上面的各点表示成两端关节坐标的函数,并由此给出了该点与舱体碰撞的检查方法;该方法不仅能检查机械臂关节与舱体的碰撞,而且能够检查机械臂连杆上任何位置与舱体的碰撞;对可能发生相互碰撞的机械臂的每对连杆,将其上面的各点表示成两端关节坐标的函数,并由此给出了每对连杆相互碰撞的检查方法;该方法不仅能检查机械臂两连杆两端关节的相互碰撞,而且能够检查机械臂两连杆上任何位置之间的相互碰撞;仿真结果证实了两种碰撞检查方法可行性和有效性。     

多机器人任意队形分布式控制研究

本文针对多智能体协作完成特定任务时难以在全自主控制的前提下协作形成任意队 形和队形向量不易确定的问题，通过由各智能体自主简单的确定自己的队形向量，从理论上 扩展基于队形向量的队形控制原理以生成任意队形，改进机器人的运动方式以提高收敛速度 ，提出一种快速收敛的机器人部队任意队形分布式控制算法．为了解决智能体机器人之间的 冲突问题，提出了一个通信协调模型．仿真实验和实际机器人实验均表明了算法的可行性和 有效性．     

足球机器人系统仿真中的碰撞研究

总结了近年来足球机器人碰撞的研究成果,指出当前一些碰撞模型的不足,进而指出了数字仿真系统的离散特性对足球机器人的碰撞性质的影响. 详细地分析了足球机器人的运动碰撞情况. 最后提出了足球机器人的碰撞模型并给出了具体的算法. 实践证明该算法是有效的．     

用于复杂管道内表面喷涂的冗余机器人轨迹避障规划

本文旨在系统地解决长臂冗余机器人喷涂复杂管道内表面的避障问题.首先基于空间插值提出在线碰撞检测方法,该方法不仅适用于不同形状的管道,而且检测精度随着模型采样密度的增加而增加.机器人末端连杆位姿由目标点位姿约束确定,不能通过机器人的冗余自由度进行避障调节.针对喷涂机器人末端必然碰撞情况,提出放宽目标点姿态约束的方法,利用碰撞检测确定末端最快避障方向,计算最小姿态变化矩阵,达到该情况下的避障要求.同时利用管道虚拟轴线与各关节最快避障方向优化冗余机器人其他关节的避障能力.喷涂复杂管道内表面的仿真实验验证了本文方法的有效性,解决了机器人末端必然碰撞问题,优化了机器人的避障能力.与现有方法相比,该方法可以处理更为复杂的管道避障问题.     

Extended linked voxel structure for point-to-mesh distance computation and its application to NC collision detection

When working with milling or polishing robots and large workpieces it is necessary to check not only the milling or polishing tool for collision, but it is also necessary to check the remaining arms of the robot for collision. In most of the cases the arms of the robot do not collide with the workpiece and so applying an existing collision detection algorithm to the arms of the robot slows the process down. In this paper, we present an algorithm for quickly assuring non-collisions, which is especially targeted at collisions of the arms of the robot with a workpiece. The algorithm is based on an extended voxel structure. More precisely, we extend a voxel structure by adding distance values to the corner of the voxels and by linking empty voxels to non-empty voxels to accelerate finding the desired voxel. This ensures that we only need to consider a small subset of the triangles describing the workpiece’s surface, namely those triangles that are close to the possible collision area. The triangles within each non-empty voxel are stored in a bsp-tree. For empty voxels, we save information about the distances to the mesh. This setup speeds up the point-to-mesh distance calculation, especially for points close to the mesh. The extra distance information in empty voxels enables a fast distance estimation and hence a fast early collision check.     

虚拟现实技术中碰撞检测算法研究

碰撞检测是虚拟现实技术、机器人技术与动画仿真技术等领域中一个关键的环节,其基本任务是确定两个或多个物体彼此之间是否发生接触或穿透。本文阐述了碰撞检测的一般结构、常见的几种分类标准。重点介绍了目前最主要的三种碰撞检测算法,基于包围盒方法的碰撞检测算法,基于图像空间的碰撞检测算法,基于距离场的碰撞检测算法,对它们各自的优缺点做了比较分析。最后预测了碰撞检测算法的未来发展方向。     

一种基于可能碰撞集的碰撞检测方法

为了提高虚拟环境中碰撞检测的实时性和有效性,提出了一种基于可能碰撞集的碰撞检测方法.该方法首先通过预测环境中刚体在当前帧和下一帧之间的可能运动轨迹来构建一个各边与世界坐标系各坐标轴平行,且包围该运动轨迹的包围盒;然后利用空间平铺技术来快速检测与某一平铺单元同时相交的轨迹包围盒,即可得到当前帧的可能碰撞集;接着对可能碰撞集中的刚体对进行最早碰撞时间tmin的求解,并根据tmin进行排序;最后只对具有最小tmin值的刚体对进行碰撞检测.仿真试验结果表明,与目前已有的碰撞检测算法相比,该方法简单、快速,不仅可以有效解决多个刚体环境中碰撞发生的次序问题,同时,该方法还能保证碰撞检测的完整性和唯一性.另外,理论和实践也证明了该方法的正确性和有效性.     

易错无线传感器网络中的鲁棒感知路由算法

在易错无线传感器网络(WSN)环境下,提出一种鲁棒感知的路由算法。考虑影响网络鲁棒性的链接错误率、碰撞记录等因素,通过计算最小延迟代价函数实现路由决策。在路由选择时,采用避免潜在干扰和碰撞的方法,减少因退避和重传引起的延迟。仿真结果表明,该算法能减少传输延迟,延长网络生存时间及提高传输可靠性。     

传感器网络通信延迟的实时预测

针对使用CSMA/CA通信机制的无线传感器网络提出一种通信延迟估计算法。利用链路质量具有时间和空间相关性的特点建立组合的链路模型,预测链路可靠性,使用简化的冲突概率模型预测信道竞争延迟,结合预测的链路可靠性得到通信延迟。分析了算法的开销,在ns2模拟器上对信道竞争延迟预测算法进行了模拟,结果表明预测算法能够比较准确地预测网络的竞争延迟。     

Repulsive force control based on distance computation algorithm

Computer-aided repulsive force control of collision avoidance is presented in this paper. A repulsive force is artificially created using the distances between the robot links and obstacles, which are generated by a simplified distance computation algorithm. This distance computation algorithm is based on the Gilbert-Johnson-Keerthi algorithm. Control gains in the repulsive force control model are selected based on traditional control design and genetic algorithms. Results on shortest distance computation and collision detection are presented. Real-time manipulator collision avoidance control has achieved. A repulsive force gain is introduced through the approaches for definition of link coordinate frames and kinematics computations. The safety distance between objects is affected by the repulsive force gain. Safety zone can be adjustable by the repulsive force gain which is selected by a specified fitness function of the genetic algorithm.     

基于亮度与颜色四阈值的尾灯检测算法

提出一种结合常规几何参数及利用亮度、颜色四重阈值进行汽车尾灯检测的算法,以应用于夜间条件下智能汽车追尾预警系统。该算法利用亮度低阈值确定汽车尾灯的疑似区域,利用常规几何参数对上述疑似尾灯区域进行排除,利用红色比例低阈值和亮点比例阈值检测出亮度较高尾灯光斑,利用红色比例高阈值检测出亮度较低的尾灯光斑。实验结果表明,该算法可以快速、准确地检测出夜间的汽车尾灯。     

Improved Collision Attack on Hash Function MD5

In this paper, we present a fast attack algorithm to find two-block collision of hash function MD5. The algorithm is based on the two-block collision differential path of MD5 that was presented by Wang et al. in the Conference EUROCRYPT 2005. We found that the derived conditions for the desired collision differential path were not sufficient to guarantee the path to hold and that some conditions could be modified to enlarge the collision set. By using technique of small range searching and omitting the computing steps to check the characteristics in the attack algorithm, we can speed up the attack of MD5 efficiently. Compared with the Advanced Message Modification technique presented by Wang et al., the small range searching technique can correct 4 more conditions for the first iteration differential and 3 more conditions for the second iteration differential, thus improving the probability and the complexity to find collisions. The whole attack on the MD5 can be accomplished within 5 hours using a PC with Pentium4 1.70GHz CPU.     

一种基于链路级功率控制的分簇路由算法

针对非均匀网络环境下链路层的能耗控制问题,提出了一种基于链路级功率控制的分簇路由算法(CLPC算法)。CLPC算法基于最优连通功率成簇,并利用双信道机制和干扰反制策略在网络层解决链路层的冲突重传及信道访问公平性等问题,以期达到提高网络整体性能的目的。最优连通功率机制可以减少网络中节点间的冲突域,降低节点间的竞争强度;双信道机制则通过控制信道和数据信道分别对数据分组和控制分组进行收发,来降低数据传输的冲突概率,提高信道的空间复用率;干扰反制策略通过对具有高发射功率的干扰节点进行反制,来保障低发射功率的节点在共享信道上的公平性。实验仿真结果表明,CLPC算法进一步提高了网络的能量有效性和网络有效吞吐量。     

Establishing collision zones for obstacles moving with uncertainty

This paper presents a methodology to include obstacles moving with uncertainty in path planning algorithms. Around each moving obstacle, a collision zone is defined indicating a high collision likelihood space. These zones are treated as stationary obstacles providing the input to a path planning algorithm. Samples of moving obstacles' positions are assumed to be available. Three models of motion for moving obstacles are considered: (1) obstacles moving randomly, (2) obstacles whose motion is structured but consists of random parameters, (3) obstacles whose motion is predictable as a function of time. Simulation examples yielding collision zones are presented.