轮式机器人环境建图计量评价方法研究

针对移动机器人环境建图计量评价指标缺失和评价技术不完善的问题,本文以轮式机器人和FastSlam建图算法为研究对象,通过构造实物场景和标准数字地图,提取准确、有效、可靠的环境地图评价指标,全方位对激光雷达和其建图结果进行计量评价。本方法提出全局特征参数和局部特征参数等多种评价指标,为移动机器人环境建图质量和环境建图算法优越性的合理评价提供支撑。     

自主移动机器人导航与定位性能测试设备研究

进行了基于轨迹分析方法测试自主移动机器人自主导航能力的研究,成功研制出了一种基于高精度GPS系统的机器人导航与定位性能测试仪器。从理论上论证了这一导航性能测试装备的软硬件设计、数据处理方法和导航测试指标的研究,并通过实验验证了该设备自身定位的精确性以及对实验机器人进行快速自主导航性能测试的能力。     

基于立体视觉的移动机器人自主导航定位系统

描述了一种基于立体视觉的移动机器人自主导航定位系统。该系统采用双目立体视觉完成环境特征的3D信息提取,实时计算出机器人相对作业目标的位姿（6D）关系,导引移动机器人控制系统按目标异向进行运动。系统在相对位姿计算中采用旋动（Screw）理论,将带约束的多变量函数的非线性优化问题转化为线性方程组的最小二乘问题,简化了计算复杂性。实验表明,这个导航定位系统在定位精度和数据处理速度上均可满足机器人导航的要求。     

基于多传感器融合信息的移动机器人速度控制方法

为提高移动机器人在复杂环境下的速度控制精度和适应能力,提出了一种基于多传感器融合信息的移动机器人速度控制方法.首先,根据多传感器非线性优化融合理论,通过最小化运动观测残差的方法来构建移动机器人运动状态优化估计模型.然后,对利用单目相机、轮式里程计及惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU...     

基于单超声波传感器的移动机器人沿墙导航策略

 对基于单超声波传感器的移动机器人沿墙导航中的关键问题进行理论和实验研究,在几何分析的基础上提出并解决了采用单超声波传感器进行沿墙导航时的约束问题.此外,还提出一种自调整沿墙导航策略,该方法采用旋转式单超声波传感器实现了移动机器人精确的沿墙导航.经实验验证,提出的方法简便有效、可靠性高,具有普遍的应用意义和较高的应用价值.     

自主移动机器人视觉信息处理技术研究发展现状

视觉系统是自主移动机器人感知外界环境的主要手段之一.本文介绍了自主移动机器人视觉系统的基本组成以及不同类型的机器人视觉系统的主要特点,并结合自主移动机器人视觉系统的发展趋势,比较详细地介绍了基于 ASIC、DSP、FPGA、视觉芯片等技术的嵌入式视觉信息处理单元的主要特点及研究发展现状.本文最后提出了实现具有较强实用性的自主移动机器人视觉系统所需要解决的高实时性、通用性和适应性等若干关键问题.     

基于视觉跟踪与自主导航的移动机器人目标跟随系统

针对在移动机器人跟随目标的过程中目标消失的情景，提出了基于视觉跟踪与自主导航的机器人目标跟随系统。将机器人跟随问题分为目标在机器人视野内时的常规跟随和目标消失后的自主导航两种情况。对于常规跟随，通过卡尔曼滤波器预测目标运动状态，采用行人重识别网络提取外观特征，通过数据关联融合运动信息和外观特征后进行目标跟踪，再通过伺服控制进行跟随。对于自主导航，基于目标消失前与机器人的相对位置，采用自主导航算法，使机器人移动到目标消失位置附近进行搜索，来提高对目标的跟随成功率。将提出的算法在OTB100公开测试集和机器人应用场景下的跟随测试集中进行评估，并在移动机器人平台上进行实验，结果表明，机器人可以在不同照明条件、背景行人较多的环境中跟随目标，验证了所提算法的稳健性和有效性，同时可满足实时性要求。研究结果可为机器人在目标消失后再跟随问题的研究提供参考。     

基于2.5D激光的全向移动机器人室内SLAM研究

基于解耦式主动万向脚轮的全向移动机器人可以实现平面内三个自由度的运动,机动性强,灵活性高,为工作在狭小空间内的移动机器人提供了良好的解决方案。移动机器人的SLAM技术是其实现真正意义上的自主移动的关键技术。本文中首先对基于解耦式主动万向脚轮的全向移动机器人进行了运动学建模,设计并搭建机器人的运动控制系统,其次设计了一种2. 5D激光传感器,并基于该感器的提出了全向移动机器人室内SLAM算法。该算法采用图优化SLAM的框架,在问题的前端将点云配准的结果与机器人里程计信息进行了融合并根据采集到的2. 5D环境特征及室内半结构化环境的先验假设将数据压缩至2D平面,其中竖直方向突变的情况采取特征中距离最近的点进行压缩,以确保导航的安全。     

基于激光传感器的机器人地图构建方法

针对自主移动机器人局部地图构建问题,分析了几种应用较广的测距传感器的优缺点和地图构建中使用的激光传感器的数学模型及其非线性问题.在给出局部地图构建的一般模型的基础上本文提出了一种机器人局部地图构建的一种新方法,该方法针对传感器数据的不确定问题采用加权最小二乘方法对机器人在导航过程中的局部地图进行构建,具有实现容易、精度较高等特点.仿真和实验结果表明该方法在移动机器人使用激光测距传感器进行环境建模和地图构建过程中可以有效的减小直线拟合误差,进而达到有效建图的目的.     

全向移动机器人驱动轮同步转向机构设计

针对现有轮式全向移动机器人在工程实际应用中存在的驱动轮同步转向能力差的问题,设计了驱动轮同步转向机构。首先,基于虚拟样机技术分析了该同步转向机构的工作原理,并将它应用于轮式全向移动机器人。然后,利用运动学原理对加入同步转向机构机器人进行运动学分析,得到了电机输入转速与驱动轮转向速度之间的关系。最后,根据系统结构参数研制了一款主要应用于工厂物料搬运工作的产品样机并进行实验验证。机器人横向移动实验结果表明,该机器人可以通过不同方式进行全向移动,验证了该机器人的全向移动功能。研究表明同步转向机构的应用降低了轮式全向移动机器人控制难度,实现了机器人高速、高精度、高稳定性全向移动。     

基于UKF的室内移动机器人定位技术研究

为提高室内轮式机器人定位精度,采用多传感器信息融合的机器人自主定位方法,根据室内轮式移动机器人的运动模型,建立了定位系统的状态方程;基于传感器的工作原理和数学模型,建立了各自的观测方程。鉴于二者的非线性,利用无味卡尔曼滤波算法对传感器信息进行融合。实验中开发了基于FPGA的主控平台,降低了数据处理系统的冗余度,提高了系统的稳定性。另外,设计了多传感器并行采集与快速处理的算法,提高了传感器信息融合的实时性和有效性。通过进行的机器人行走实验,结果表明该算法明显减小了定位误差,有效地提高了定位精度。     

Modelling the performance of a mobile robot with RTM

The purpose of this article is to describe a modelling approach of the performance evaluation of mobile robots. A model for performance time estimation for mobile robot motion based on the Robot Time and Motion (RTM) method is proposed and applied to a case study. The effects of controller properties, time quantization and mobile robot velocity on the performance time estimation are analysed.     

运动学约束情况下的移动机器人导航控制研究

对未知环境下的移动机器人导航与避障进行了研究。在导航的过程中考虑了移动机器人的非完整运动学约束。机器人采用三个距离传感器从三个方向实时探测环境中的障碍,其运动方向根据目标位置和传感器的探测数据进行实时规划。在本文设计的一种新的导航控制作用下,机器人在满足运动学约束的情况下可以实时跟踪奔向目标行为和避悼行为规划的路径,以接近最优的轨迹避开环境中的障碍并到达目标。仿真结果表明了该方法的有效性。     

移动机器人运动规划研究综述

机器人运动规划是移动机器人导航的核心技术之一。40多年来，运动规划技术发展迅速，涌现出了许多规划算法，但因为环境描述方式差异巨大，技术差别大，实验比较难度较大。在总结机器人发展史上具有典型意义的规划算法的基础上，提出了路径规划算法的评价标准和形式化描述方式，介绍了每种算法的原理或技术，从搜索策略和环境建模的角度将它们分为四大类，分别是基于自由空间几何构造的规划算法、前向图搜索算法、基于随机采样的运动规划算法以及智能化规划算法，并按照提出的标准比较它们的性能。     

An Intelligent Mobile Robot Navigation Technique Using RFID Technology

This paper presents an innovative mobile robot navigation technique using Radio Frequency IDentification (RFID) technology. Navigation based on processing some analog features of an RFID signal is a promising alternative to different types of navigation methods in the state of the art. The main idea is to exploit the ability of a mobile robot to navigate a priori unknown environments without a vision system and without building an approximate map of the robot workspace, as is the case in most other navigation algorithms. This paper discusses how this is achieved by placing RFID tags in the 3-D space so that the lines linking their projections on the ground define the “free ways” along which the robot can (or is desired to) move. The suggested algorithm is capable of reaching a target point in its a priori unknown workspace, as well as tracking a desired trajectory with a high precision. The proposed solution offers a modular, computationally efficient, and cost-effective alternative to other navigation techniques for a large number of mobile robot applications, particularly for service robots, such as, for instance, in large offices and assembly lines. The effectiveness of the proposed approach is illustrated through a number of computer simulations considering testbeds of various complexities.