机器人听觉定位跟踪声源的研究与进展

从基于麦克风阵列和基于人耳听觉机理两个方面综述了当前机器人听觉定位跟踪声源目标的研究动态和发展方向。首先回顾了机器人听觉定位声源的研究历史;其次讨论了两种系统的优缺点;最后指出了未来机器人听觉定位跟踪声源的发展趋势。基于麦克风阵列的声源定位系统,盲波束形成技术是未来进一步研究内容。而基于人耳听觉机理的声源定位系统,运用计算听觉场景分析建立声源定位模型将是未来热点研究内容。     

内浮顶储油罐清洗机器人定位系统设计

针对内浮顶储油罐特殊环境及清洗机器人工作过程中存在的定位精度低、安全性差等缺陷,设计了一种内浮顶储油罐清洗机器人定位系统。充分考虑内浮顶储油罐复杂的内部环境,通过对已有定位技术的分析比较,确定定位方式为几何定位与图像定位相结合的定位方法,利用油罐2个人孔进行2点粗略定位,通过图像得到机器人精确定位。利用Proteus以及Keil软件按照设计的定位方案进行电路设计和软件设计,并进行模拟仿真分析。与传统的定位方法相比,该定位系统有效提高了定位的效率和精度。     

基于Matlab的有路标移动机器人定位仿真

为了满足机器人精确定位的要求,提出一种基于多传感器信息融合的自定位算法并介绍了如何利用Matlab搭建移动机器人定位系统的仿真模型.仿真程序建立了移动机器人活动的虚拟环境,模拟了机器人的运动模型、里程计、激光雷达观测模型,利用扩展卡尔曼滤波算法将里程计和激光传感器采集的数据进行融合;最后,由匹配的环境特征对机器人的位置进行修正,得到精确的位置估计.仿真试验的结果表明该定位系统具有较高的定位精度.模块化的仿真系统设计有利于其他定位算法的验证,对机器人系统的理论研究以及实用化具有重要的作用.     

牛顿迭代算法在声场定位中的应用

在声场定位系统中,发声系统和拾音系统之间往往没有直接联系,为了能精确判断出声源所处的位置,设计了一种由4个拾音器和1个单片机控制的声场定位系统.声源发出特定频率的声音信号,系统通过3个拾音器接收到声音信号,经过处理计算得到时间延时差.利用牛顿迭代算法,将时间延时差代入方程进行迭代计算,即能精确计算出声源具体位置,第4个拾音器用于校准所得结果.采用该算法只需最多4次迭代运算就能计算出声源位置坐标.利用上位机软件模拟测试算法,并在实物系统中测试,验证了牛顿迭代算法在声场定位中的可行性和精确性.该声场定位系统位置坐标可在液晶屏上显示,可实时描绘出声源移动轨迹.     

室内智能移动机器人ZigBee无线网络定位技术

针对目前室内机器人定位方法不能同时满足定位精度、定位范围和复杂环境条件下定位的情况,提出了一种利用ZigBee无线网络、基于接收到信号强度测距的定位方法。研究通过搭建一个ZigBee无线网络室内定位系统,实时提供机器人的位置坐标,为机器人实现路径规划提供保障。通过实验对定位系统中的各项参数进行标定,并分析了影响定位精度的因素。实验结果表明,ZigBee无线网络定位系统在室内复杂环境下可实现定位,在无障碍物的条件下精度可达到0.25 m,可以满足室内机器人的定位精度要求,定位范围可根据实际需求进行扩展。     

基于数据融合的拱泥机器人定位方法

救捞技术在海洋运输和海洋开发中具有极高的经济效益和社会效益。针对在沉船打捞中攻打千斤洞作业的关键技术——拱泥机器人定位进行了研究。通过对移动机器人定位方法的比较，结合拱泥机器人的结构与运动学分析，设计了拱泥机器人的定位系统，确定机器人的定位算法。利用卡尔曼滤波对机器人冗余的位置信息进行数据融合，对数据融合算法进行仿真，结果表明该方法能有效地提高定位精度，同时提高了定位系统的可靠性。     

空间声源目标垂直方位角定位研究

针对目标定位中的声源垂直方位定位问题,提出了利用机器人头部结构的转动自由度来进行前后方位的判断.在此基础上,利用耳廓效应对频谱图中谷点中心频率进行抽取,同时建立相应的标高角评估函数.并利用机器人前后摆动自由度加大精确定位的范围.实验证明,提出的定位算法具有较高的精度和一定的可行性,可以为目标识别和声源分离提供方位基础.     

基于有效帧估计和随机抽样一致性的集成目标定位方法

基于到达时差(TDOA)的声源定位是声音信号处理中一个非常活跃的研究方向,具有广泛的应用.由于实际环境中的噪声和混响的影响,声源定位是一个具有挑战性的课题.针对具有噪声和混响的室内环境提出了一种鲁棒声源定位方法.首先,通过麦克风阵列活跃性的统计建模确定包含声源信息的有效帧.接下来,基于随机采样一致性算法提出了一种鲁棒算法使用TDOA对声源进行定位.有效帧检测算法是一种无监督的方法,有效地利用了多通道信息,能够方便地应用于不同环境中的音频数据;同时,基于随机采样一致性的算法具有很强的鲁棒性,能够在具有噪声和混响的不利环境中对声源进行准确定位.实验表明所提出的方法能够显著地减少声源定位的偏差而且具有较小的标准差.     

基于Kinect的仿人机器人抓取目标定位

目标定位是仿人机器人实现抓取操作的前提。针对机器人单目视觉容易丢失深度信息,双目视觉难以对缺乏纹理特征的物体获得有效深度信息的问题,提供一种基于Kinect的仿人机器人抓取目标定位系统。首先建立Kinect和机器人坐标系,构建布尔沙坐标转换模型;然后利用线性总体最小二乘(LTLS)算法求解该模型;最后依据Kinect获取的抓取点坐标信息,通过坐标转换将其转换到机器人坐标系:从而实现机器人对目标物体的定位。在仿人机器人NAO平台上对该系统进行实验验证,其结果表明:利用该方法,机器人在一定空间范围内能够可靠的定位目标物体,并且较其单目视觉定位更准确;根据所提供的目标定位系统,NAO机器人实现了对不同物体的抓取操作。     

仿人机器人多传感器定位系统

为了提高仿人机器人SHFR-Ⅲ人机交互系统的定位精度和定位可靠性,设计多传感器定位系统,包括基于热释电红外传感器垂直阵列的红外定位系统、基于听觉传感器三角形阵列的听觉定位系统和基于立体双目视觉的视觉定位系统.提出权重随目标位置和外部环境可变的加权平均融合算法,将3种定位数据的融合结果作为最终定位结果.实验结果证明：多传感器定位系统的限制条件比单传感器定位系统更少,环境适应性更强,有效提高了交互系统的整体定位精度和可靠性.     

近场声源方位和距离联合估计算法

为提高近场麦克风阵列的声源定位精确度,对基于麦克风阵列的声源定位技术进行研究。详细分析了近场信号传播模型,并结合窄带子空间算法,对宽带ISM（Incoherent Signal-Subspace Method）算法进行改进,提出一种近场子空间声源方位和距离联合估计算法。该算法根据短时信号的频率特性,在特定频率上对信号应用子空间算法进行方向距离联合估计并对结果进行叠加,从而得到最终结果。该算法在相关信源和混响条件下均能得到较好的DOA（Direction-of-Arrival）估计效果。计算机仿真验证了算法的有效性。     

基于传声器阵列的声源定位系统的研究

基于麦克风阵列的声源定位技术在通信、语音处理等领域得到广泛的应用。从声音传播的基本原理出发,推导出了精确的声音传播的近场模型,利用该模型并结合子空间算法的思想,提出了适用于近场宽带语音信号的二维声源定位算法,并在算法模型的基础之上搭建了基于DSP的声源定位硬件系统开发平台。结果表明,该算法能够得到较好的定位效果。     

MATLAB加窗滤波在广义互相关时延估计中的应用

针对麦克风阵列广义互相关声源定位方法中,麦克风接收到的人声信号掺杂混响以及噪声,导致算法求解过程中准确性不高的缺点,通过MATLAB分窗滤波的方法,在算法中对实时接收的声音信号进行预处理,针对人声频率进行改进,提升低信噪比状况下估计时延的准确性,完成人声声源定位的目的,并通过仿真实验验证了该方法的有效性.     

基于相位差的声源定位算法研究及实现

针对目前安防监控系统监控效率低、盲目性大的问题,设计了一种基于相位差（differenceofphase,DOP）的声源定位系统,介绍了系统的组成原理、软硬件电路设计与实现,提出了一种基于DOP的定位算法。该系统以DSP芯片TMS320F28335为核心,以麦克风为声音传感器,以云台为控制对象,实现了一种高效、低成本的嵌入式声源定位系统。实验结果表明,该系统反应快、定位准、可靠性高。     

基于声音位置指纹的室内声源定位方法

针对基于模型的声源定位方法在非结构化空间中应用所存在的模型依赖度高、定位精度低等问题,提出一种基于声音位置指纹的定位方法,通过将待定位点处的声源信号空间位置特征与定位数据库中信息进行比较从而完成声源定位.该定位方法包括2个阶段:离线采样阶段,捕获各定位参考点处声源信号并完成位置特征提取,据此特征和参考点位置信息构建定位数据库;在线定位阶段,通过提取待定位点处实时信号特征并和定位数据库中信息进行匹配完成定位.仿真实验结果表明:在麦克风数量较少、环境噪声干扰较大的情况下,该方法具有较小的声源位置估计偏差,定位效果可满足实际应用需求.     

多信息融合感知搜救机器人的设计与实现

针对地震、战争等灾难环境设计了一种多信息融合感知搜救机器人,机器人通过图像、火焰、温度等多种传感器实现信息融合,感知灾难现场环境。通过无线传输,搜救机器人将各种信息传送到监控端,使搜救人员实时了解灾难现场环境,并且机器人特有的声源定位系统可以辅助搜寻受困人员。同时搜救人员可以通过远程操控控制机器人状态,为搜救人员提供帮助。