基于图像识别的水下机器人自主避障系统

随着人类海洋活动的发展,水下自主机器人成为海洋勘察和科学研究的重要装备。设计一种基于图像识别的水下机器人自主避障系统,在无人干预的条件下实现机器人水下自主巡航、规避障碍、上浮下潜和实时数据传输。该系统采用CMOS模拟摄像头结合LM1881视频分离芯片提取视频模拟信号,MC9S12XS128单片机外部中断功能和内部AD转换器转换成数字信号,被转换出来的数据直接使用边缘检测算法实现障碍物的识别。数字信号和视频流也会经nRF24L01无线数据模块传到上位机,上位机将数据接收后进行相应显示,并可直接显示视频流,对水下环境进行实时监控。同时无线视频采集卡的影像模块采用OpenCV库进行的二次开发,完成上位机更加复杂的图像识别算法。并通过实例进行实验验证。实验结果表明,该系统能通过图像识别实现自主的水底探测和避障,具有较高的性价比和实用价值。     

一种水下巡逻机器人设计与实现

针对目前如何实现水下巡逻、水下作业等问题,介绍一种可对水中环境实时监控并在水下进行作业的巡逻机器人.采用半球罩加三舱式结构设计,模块化设计分为控制模块、动力模块、探测模块、导航模块和水下作业模块,并通过实验进行验证.实验结果表明:该机器人具有功能实用,操作简单,航行稳定,机动性强,易于携带、回收等优点.     

基于LPC1768 的简单几何地图绘制系统

为实现移动机器人环境探知并直观表现的功能,设计一种以前方180°为范围的简单几何地图绘制系统。该系统采用 lpc1768为核心,下位机部分以小型舵机 MG90S和超声模块 HC-SR04的云台组合为基础,上位机通过CVI 编写的程序对下位机测量的数据进行处理,将其通过上位机界面以二维地图形式直观表现;并通过探测3种障碍地图进行验证。实验结果表明：该系统能准确反映机器人前方的环境信息,适用于移动机器人的实时绘图。     

水下探测机器人的研发与测试

为研究水下输油管道漏油点检测方法,基于水下机器人平台设计具有自主决策的探测机器鱼,使用智能检测判断规则,并通过试验验证该方法的可行性。实验结果表明,水下探测机器人可以自作决策并有效进行水下探测任务。     

模块化小型水下作业机器人设计及试验

提出一种模块化的小型水下作业机器人。将控制系统、推进系统、信号转换系统、全方位观测系统以及五功能电动机械手设计成独立模块。模块合理布局于机器人主框架上,模块间通过水密连接器连接,可根据不同需求调整搭载设备,快速构建出应用于不同场合的水下机器人。采用这种模块化设计方法实现了机器人设计的简单化和通用化,提高了功能上的灵活性。     

水下航行器组合导航仿真系统设计与实现

建立了自主水下航行器SINS／DVL组合导航的实时仿真系统，给出了以PC104计算机为核心的AUV导航仿真系统设计方案，包括导航系统的基本硬件（CPU模块和扩展模块）和软件组成（惯性传感器模块、DVL和深度计、采样模块以及导航解算模块），介绍了AUV模型解算系统、组合导航解算系统、模块间通信等的设计原理。通过建立AUV数学模型的方法模拟出AUV运动参数来设计实际导航系统，避免了半实物仿真的时间、经费等耗费。仿真试验表明，模型和导航算法正确，所设计的导航仿真系统能够模拟传感器输出，并完成各种数据的采集、运算及组合导航工作方式和工作状态的转换，计算精度满足要求，方案可行。该系统可用于AUV系统的试验及性能分析，为AUV的导航定位提供保证。     

基于FPGA的某型雷达视频采集预处理模块设计

针对某型高炮射击检查分析系统,介绍了一种适用于某型雷达的视频采集预处理模块,其主要功能是利用雷达摄像头识别弹迹并标记其坐标。该模块选用视频解码芯片和FPGA对视频信号进行控制读取,通过对动目标的检测和定位等预处理操作,得到动目标在图像中的相对坐标,采用串口设备与上位机进行通信,将所得数据送往上位机。实验结果表明,该采集预处理模块结构简单、运行稳定、采集图像速度快、预处理数据精度高,可用于射击检查分析系统中图像识别的前端。     

基于 USB 2．0的视频传输系统设计

采用 CMOS 图像传感器作为光电成像器件,以 USB 2．0控制器芯片 CY7C68013A 对 CMOS 图像传感器数据进行处理并传输至上位机实时显示,实现了通过 USB 接口对视频图像数据的直接采集和成像;该设计结构简单,不仅可作为手持设备进行拍照、录像,还可功能扩展为对各种类型的 CMOS 图像传感器进行成像调试。     

EPS实车试验辅助测试系统的设计

为完成电动助力转向系统(EPS)的实车道路试验,设计了EPS辅助测试系统,包括测试系统的硬件设计方案和软件实现方法.利用该测试系统可以采集EPS控制过程中各种信息,为EPS控制策略和控制参数的修改提供依据.数据由基于MC68HC908GP32单片机的数据采集板采集后,以SCI方式发送到上位机.在上位机编写了用户操作界面,可实现实时波形显示、数据存储、历史波形回放等功能.使用结果表明,该系统满足EPS实车道路试验的数据采集需要.     

基于DSP与USB总线的移动机器人控制系统

一种基于DSP与USB总线的新型开放式移动机器人控制系统，其机器人以PC为上位计算机，用一块DSP运动控制卡对机器人的两个步进电机进行控制。并采用USB总线进行上下位机之间的通讯，很好地实现了机器人的实时控制。设计制作的一种分布式超声环境探测系统，可用于实现移动机器人的环境地图建立、定位、目标跟踪、导航、避障等功能。     

便携式移动机器人手持监控系统

便携式移动机器人手持监控系统,基于嵌入式PC/104plus总线结构,由视频图像监视、状态信息监测、遥控指令、无线通信、数字地图交互及全局路径规划六大模块组成.各模块通过接口实现信息交换与数据共享.系统软件操作系统平台为Windows CE(WinCE),包括键盘扫描串口通信视频处理数字地图路径规划等模块.并以履带结构便携式移动机器人实验平台上的应用实例,验证了该手持监控系统.     

六轮六驱火灾巡检机器人

为满足城市环境预防火灾的需要,设计一款适用于火情监测且运动灵活的巡检机器人。该机器人由移动平台与云台组成,悬挂系统使用摇臂转向架结构,采用6轮6驱的驱动方式运动;底层控制系统采用嵌入式设计,集成超声波传感器、温度传感器、烟雾传感器、灰度传感器、摄像头和无线通信模块,通过巡线的方式实现机器人的自主移动;设计一款遥控器手动控制机器人运动;对机器人主要部件进行静力学分析,利用Adams软件进行仿真实验,搭建实验样机进行巡线实验。结果表明,该火灾巡检机器人具备可行性。     

小型旋翼机地面站导航系统

针对小型旋翼机的特点,设计开发一种人工遥控导航、自主导航与编队飞行相结合的小型旋翼机地面站导航系统。介绍小型旋翼机地面站系统构成,根据其飞行监测和控制要求,利用VC++可视化语言为开发工具,设计小型旋翼机地面站导航系统软件,讨论编队飞行队形方式,并以模糊控制原理对编队飞行控制进行算法研究。结果表明:该系统可进行飞行状态显示、姿态控制、数据存储、视频显示和航迹显示,为下一步研究一站多机的编队协同飞行控制奠定基础。     

基于Android 平台的服务机器人控制系统

为了实现 Android 平台对机器人的无线控制功能,以服务机器人为例,设计该服务机器人的控制系统,实现Android终端与单片机间的无线通信,从而可以通过Android终端控制机器人.详细介绍该室内服务机器人控制系统的硬件设计和软件实现的全过程.以 ATmega128 单片机作为控制核心,Android 终端可以通过无线通信模块对机器人进行控制,扩展了机器人的服务功能.在AtmelStudio6.0环境下采用C语言编程实现服务机器人各模块设计,使用Java语言通过eclipse软件编写Android应用程序,完成Android终端与单片机之间的通信.     

基于Android平台的服务机器人控制系统

为了实现Android平台对机器人的无线控制功能,以服务机器人为例,设计该服务机器人的控制系统,实现Android终端与单片机间的无线通信,从而可以通过Android终端控制机器人。详细介绍该室内服务机器人控制系统的硬件设计和软件实现的全过程。以ATmega128单片机作为控制核心,Android终端可以通过无线通信模块对机器人进行控制,扩展了机器人的服务功能。在AtmelStudio6.0环境下采用C语言编程实现服务机器人各模块设计,使用Java语言通过eclipse软件编写Android应用程序,完成Android终端与单片机之间的通信。     

基于磁导引和2 维码定位的机器人自动导航

鉴于磁导引导航的优点,结合2 维码地标辅助定位的方法,提出一种新的轮式机器人自动导航系统。采 用模块化设计的思路设计出机器人的硬件系统,分析研究各模块的关键技术以及路径规划算法。搭建基于Data Man 及Arduino 的机器人软件平台,并在实验场地进行机器人导航实验。结果表明：该系统能实现机器人自动导航的要 求,可以作为研发平台推广应用到物流和室内搬运等场合。     

AUV前视声纳模拟及避障研究

基于软件平台MultiGen Creator和Vega,在虚拟环境下模拟自主水下航行器的避障过程,在HP工作站上开发了自主水下航行器避障视景仿真系统,提出了一种前视声纳的仿真方法,利用Vega提供的碰撞矢量函数和自定义的Volume碰撞方式,模拟前视声纳的功能,并利用声纳所测得障碍物的数据实现了虚拟环境下自主水下航行器的避障。仿真结果表明,该视景仿真能够使仿真系统更加逼真和接近于实际情况,并且满足系统仿真的实时性要求。     

未知环境下室内移动机器人定位导航设计与实现

为实现室内移动机器人在未知环境下的定位导航,设计了一台基于机器人操作系统(robot operating system,ROS)的室内移动机器人,研究了增量式构建栅格地图、代价地图的环境地图构建方法和自适应蒙特卡罗(amcl)定位方法以及运用Trajectory Rollout 和Dynamic Window Approaches算法的路径规划方法.实验结果表明:该自主导航与定位软件能增量式绘制环境地图,所规划的路径符合最优路径;机器人按照规划路径行走时的导航定位精度能够达到10 cm,偏转精度达到±5°,能够实现未知环境下室内移动机器人的定位与导航.