一种移动机器人在三维动态环境下的路径规划方法

提出一种基于遗传算法的三维动态环境下的路径规划方法,通过对机器人的运动行为进行编码,将各种约束条件融入到遗传算法当中,规划出可实际应用的避障路径,仿真研究表明该方法是简单有效的.     

基于局部子图匹配的SLAM 方法

针对现有的SLAM 解决方法在机器人被“绑架”时失效的问题,提出了基于局部子图匹配的方法．该 方法对现有的SLAM 解决构架进行了改进,提出交点最优匹配的特征相关算法,并且将奇异值分解方法引入机器人 定位．最后,在结构化环境下将本方法和基于扩展卡尔曼滤波器的方法进行比较,讨论了基于局部子图匹配的方法 在结构化环境中解决机器人“绑架”问题的有效性和可行性．     

多飞行机器人吊运系统研究进展及挑战

多飞行机器人吊运系统是指由多个旋翼飞行机器人、吊绳及单个悬挂负载共同构成的具有空中操作能力的一类新型机电系统,具有灵活性强、地域可达性好、运输便捷、载荷能力强等显著优点.多飞行机器人吊运系统应用广泛,但是其建模与控制还存在诸多挑战.旋翼飞行机器人自身是一种复杂的欠驱动非线性系统,随着吊绳和负载的引入,系统的耦合性、欠驱动特性和非线性也会随之增加.为了全面对多飞行机器人吊运系统的研究进行综述,首先介绍了多飞行机器人吊运系统的常见构型,并对比分析了其优缺点;其次,从动力学建模、协调控制、实验三个方面介绍了多飞行机器人吊运系统的研究现状与挑战;最后,凝练了现存的关键科学问题,对其潜在的应用领域和未来的研究工作进行了探讨与展望.     

基于增量式RBF网络的Q学习算法

为提升机器人的行为智能水平,提出一种基于增量式径向基函数网络(IRBFN)的Q学习(IRBFN-QL)算法.其核心是通过结构的自适应增长与参数的在线学习,实现对Q值函数的学习与存储,从而使机器人可以在未知环境中自主增量式地学习行为策略.首先,采用近似线性独立(ALD)准则在线增加网络节点,使机器人的记忆容量伴随状态空间的拓展自适应增长.同时,节点的增加意味着网络拓扑内部连接的改变.采用核递归最小二乘(KRLS)算法更新网络拓扑连接关系及参数,使机器人不断扩展与优化自身的行为策略.此外,为避免过拟合问题,将L2正则项融合到KRLS算法中,得到L2约束下的核递归最小二乘算法(L2KRLS).实验结果表明,IRBFN-QL算法能够实现机器人与未知环境的自主交互,并逐步提高移动机器人在走廊环境中的导航行为能力.     

室外自主移动机器人AMOR的导航技术

在非结构化环境,移动机器人行驶运动规划和自主导航是非常挑战性的问题。基于实时的动态栅格地图,提出了一个快速的而又实效的轨迹规划算法,实现机器人在室外环境的无碰撞运动导航。AMOR是自主研发的室外运动移动机器人,它在2007年欧洲C-ELROB大赛中赢得了野外自主侦察比赛的冠军。它装备了SICK的激光雷达,用来获取机器人运动前方的障碍物体信息,建立实时动态的环境地图。以A*框架为基础的改造算法,能够在众多的路径中快速地找到最佳的安全行驶路径,实现可靠的自主导航。所有的测试和比赛结果表明所提方案是可行的、有效的。     

移动机器人3维路径规划方法综述

按照建模原理的不同,将目前各种3维路径规划方法分为4类,阐述了各种方法的工作原理,指出了 各种方法在不同应用领域的优势和劣势．分别从实时性、动态环境适应性、规划路径的光滑性、全局规划能力以及 加入动力学约束的难易程度等方面进行了比较．分析结果指出,基于虚拟势场与导航函数的方法实时性最好,可在 局部规划器中优先选用．基于数学优化的方法能够综合考虑各种动力学约束;而基于生物智能的方法虽然便于表达 各种棘手的约束,但规划周期太长,只适用于长周期调用.     

面向旋翼无人机的高压输电线在线检测方法

面向旋翼无人机电力巡线的高压输电线在线检测对算法实时性、鲁棒性要求高的问题,提出了一种基于边界搜索和Radon变换(BSRT)的高压输电线识别算法.分析了高压输电线在图像中的边界贯穿特征,提出了以图像四条边界作为起始点的搜索策略,给出了边界约束下的直线特征Radon变换能量函数和求解方法.复杂度分析结果表明本算法与经典的Radon算法相比,复杂度降低了一个数量级.以人工合成图像和无人机实际航拍图像,对本算法、Radon算法和LSD算法在实时性和有效性方面进行了实验对比分析,实验结果表明,本算法的处理速度较Radon算法有很大的提高,与LSD算法的处理速度基本处于同一量级,但本算法的高压输电线检测精度大幅优于传统的Radon和LSD算法.理论分析及实验结果证明,提出的BSRT方法有效地解决了经典Radon算法的高复杂度和LSD算法的复杂背景高敏感性的问题,具有较好的应用价值.     

接触作业型飞行机械臂系统的力/位置混合控制

针对飞行机械臂系统移动接触作业问题,使用了一个力/位置混合控制框架,用以控制飞行器系统持续可靠地接触外部环境同时保持一定大小的接触力,并实现在接触过程中的期望轨迹跟踪.首先将作业空间分成2个子空间——约束空间和自由空间,并分别进行力控制和位置控制.对于力控制问题,证明闭环无人机系统是一个类弹簧-质量-阻尼系统,然后在约束子空间中设计逆动力学控制器来实现接触力控制.自由飞行空间中的运动控制依靠轨迹规划和位置控制器来实现.最后,开发了基于六旋翼飞行机器人的单自由度飞行机械臂系统,在飞行状态下进行接触墙面并跟踪倾斜直线轨迹的实验.结果显示本文所使用方法能够保证在平稳移动的同时控制期望的接触力.     

基于表面肌电的运动意图识别方法研究及应用综述

表面肌电信号 (Surface electromyography, sEMG) 是人体自身的资源, 蕴含着关联人体运动的丰富信息, 用它作为交互媒介以构建人机交互 (Human-robot interaction, HRI) 系统有天然的优势.通过肌电信号实现人机自然交互的关键是由肌电信号识别出人体运动意图, 通常包括离散动作模态分类、关节连续运动量估计及关节刚度/阻抗估计等三方面内容.本文详细归纳基于表面肌电的运动识别方法研究成果, 总结当前研究的特点; 随后, 介绍基于表面肌电的运动识别技术的应用现状, 并探讨制约其推广的主要问题; 最后, 展望该技术的未来发展.     

野外移动机器人滑动效应的在线建模和跟踪控制

针对野外移动机器人的滑动效益建模和补偿控制问题进行了研究.以履带式移动机器人为研究对象,将履带和地面之间的滑动效应建模为时变的滑动参数,由此建立起带滑动参数的机器人运动学和动力学模型,并采用基于方根无色卡尔曼滤波(SR-uKF)的在线非线性估计方法对机器人的位姿和滑动参数进行联合估计.在此基础上,提出了一种基于动态反馈...