基于多传感器融合SLAM的ROS服务机器人研究

为提升自主导航精度,使用Jetson Nano控制器,采用同步定位与地图构建和路径规划算法,融合轮式里程计、激光雷达和惯性测量单元等多传感器信息,实现精确的单点和多点自主导航。采用机器人操作系统搭建自主导航框架,使用基于图优化的cartographer算法实现环境地图构建与机器人位姿估计,采用A*算法作为全局路径规划算法,同时利用基于g2o优化的TEB算法实现环境突变时的局部路径规划。实验结果表明,基于图优化的cartographer算法建图效果优于常见的基于粒子滤波的Gmapping算法。基于g2o优化的TEB算法可避免动态窗口算法在局部路径规划中机器人被挟持的情况,提升智能机器人地图构建和路径规划的准确性。     

分簇无线传感器网络中提高网络连通性的协作算法

针对分簇无线传感器网络提出了一种基于虚拟天线阵列的协作算法.该算法通过节点间的协作来提高网络连通性,所有节点均按照泊松Voronoj网格模型进行分簇,簇首根据通信链路决定是否激活节点协作;若节点协作算法被激活,簇首从其成员中选择适合的节点作为协作节点共同组成虚拟天线阵列.通过协作,可扩展簇间的通信范围从而与远方节点直接...     

基于OpenHRP的多机器人协作运动规划与仿真

提出一种Open HRP环境下多机器人协作运动规划与运动仿真的方法.分析了多机器人系统的协作关系;规划出多机器人的路径算法;并通过搭建Open HRP平台对所提算法进行仿真验证,验证了所提方法的可行性.     

基于Webots的SLAM算法及其系统实现研究

研究了基于Webots仿真软件开发室内移动机器人SLAM测试平台的可行性.系统平台融合机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)应用Gmapping、Cartographer两种算法实现了环境建图和分析.再通过DWA(Dynamic Window Approaches)和TEB(Timed Elastic Band)两种局部路径算法实现了机器人自主导航并作对比.最后基于实验结果优化系统设计方案,完成了SLAM系统测试仿真功能的改善.     

基于蚁群系统算法的地图全遍历路径规划

清扫机器人进行全遍历路径规划要求机器人能够遍历环境中所有的可清扫区域,因此提出一种基于蚁群系统算法的地图全遍历路径规划算法。使用搭载单线激光雷达传感器的机器人进行环境建图,对每个栅格赋予不同概率值反映环境状态信息;采用 Boustrophedon 细胞分解方法将栅格地图划分为若干相邻子模块,并让机器人从起始点开始遍历所有子模块后再回到起始位姿。为了提高各子模块之间的衔接效率,引入蚁群系统算法实现机器人在到达每个子模块的起始位姿后,对每个子模块进行高效的区域全覆盖。实验结果表明,该算法相比传统生成树算法,清扫覆盖率达到了 96%,清扫效率提高了两倍。     

多房间、高精度的室内机器人SLMN导航算法

提出了一种基于内部陀螺仪和外部红外导航仪的高效室内机器人直线导航(Straight Line Movement Via Navigator,SLMN)算法,能够实现机器人直线运动、高精度且多房间导航。本算法采用z字形的路线策略,机器人在被导航器的超声波传感器覆盖时运行一个合适的距离可得到一个三角形,机器人两次量测与导航器的距离和机器人运动的距离。应用解析几何原理,求出当前机器人的前进角度,最后当前角度与理论角度比较进行自修正实现室内的直线导航。该算法将效率提高近70. 8%,可将室内全覆盖机器人导航成本降低14. 3%。     

机器人群体系统建立的探讨

文章将介绍采用Agent模型设计、具有智能和自导航能力的机器人群体.首先利用GSM系统实现机器人团体的智能协作及通信,再应用网络GIS系统实现多机器人的定位导航,给出一个若干个机器人通过合作与协调而完成某一任务的系统模型.     

协作环境中的上下文查询和关联发现

提出了上下文记忆模型以及进行上下文查询和关联关系发现的方法.上下文查询方法基于RDF数据集和SPARQL语言.为了进行协作关联关系的发现,提出了一种将RDF具名图转换为“上下文图(context graph)”的方法,首先用统计分析的方法对“上下文图”中节点重要性以及边的权值进行定义,然后将激活扩散算法(spread activation)应用在该上下文图中.最后给出了该方法在协作上下文空间(CCS)系统中应用的框架实例,该系统用来支持协作环境中的上下文记忆查询和协作关联关系发现.     

通用组合式教育机器人动力学模型及其快速仿真算法(英文)

为实现具有开放结构的组合式教育机器人自动建模与动态仿真,建立了教育机器人的动力学模型及其仿真算法.首先,将教育机器人抽象为多体系统,利用牛顿一欧拉法建立其通用的动力学模型,并结合教育机器人的结构特点,以构件绑定方法对机器人模型进行了简化.其次,基于稀疏矩阵计算技术,对计算机仿真中常用的增广动力学求解算法和直接投影修正算法进行改进,以此作为教育机器人的仿真算法,提高仿真速度和精度.最后,通过一个算例验证了模型和改进算法的有效性.该研究为实现教育机器人仿真平台奠定了动力学基础.     

融合激光雷达和RGB-D相机建图

针对智能小车在未知环境的条件下,利用单一传感器同时定位与地图创建不能准确构建复杂环境地图的问题,提出采用一种RTABMAP算法,用于融合激光雷达和RGB-D相机建图,该算法采集了激光雷达、RGB-D相机和里程计的数据,将其存储在内存管理机制的节点中,提取这些节点的特征。通过匹配节点间的视觉词汇次数更新节点的权重,采用离散贝叶斯滤波估计进行回环检测,优化局部地图,最终构建全局地图。在安装有开源机器人操作系统(ROS)的智能小车上实验。结果表明,本研究方法在障碍物检测率方面与激光建图和RGB-D相机建图方法相比,提高了30.75%和18.63%;地图尺寸误差分别减少了0.013和0.150 m;角度误差分别减少了3°和1°。     

番茄采摘机器人的SLAM运动控制系统设计

大规模季节性水果依赖人工采摘,需要花费大量的时间,效率比较低,番茄采摘的自动化对提升农业科技含量和水平发挥着至关重要的作用.基于同步定位与建图(simultaneous lo-calization and mapping,SLAM)技术对番茄机器人进行定位导航,实现了番茄采摘机器人的运动控制.采用BP神经网络对番茄机器...     

用于停车场视觉建图的语义回环检测算法

针对停车场视觉建图的回环检测方法对目标级别的语义信息关注较少、在长时间大范围的建图过程中地图一致性与持久性较差的问题,设计了一种语义回环检测算法。该算法基于语义实例,使用图匹配方法找到回环帧并进行帧间位姿估计,生成回环约束。在同准确率下,该回环检测算法的召回率均高于基于ORB (oriented fast and rotate brief)描述子和词袋法的回环检测方案。在停车场建图与定位试验中,建图轨迹与轨迹真值的绝对误差均小于1 m,定位误差均小于0.3 m,满足对应的技术要求。试验结果表明,本文提出的语义回环检测算法的回环检测性能优于传统回环检测算法,适用于停车场视觉建图任务。     

多台焊接机器人协同控制系统设计

为提高焊接机器人的工作效率,由PC机和多台机械手组成焊接机器人的硬件系统,针对单台和多台焊接机器人采用不同的协同控制策略,提出了一种区域联动策略的改进型粒子群算法,实现了单台机器人的焊接路径最优化和多台机器人协同工作的任务效率最优化.     

基于RRT的虚拟现实环境中ROS机器人路径规划研究

机器人技术正在渗透到社会的各行各业，移动机器人的研究具有很高的理论意义和广泛的应用场景。利用三维物理仿真软件构建仿真场景，搭建机器人模型，引入快速扩展随机树算法(RRT),使用ROS系统进行仿真环境的路径规划算法调试。通过调用RRT算法节点使单个机器人或多机器人能够在未知环境里避开障碍物自主导航建立地图，并验证该算法的稳定性与可行性。结果表明，与传统人为控制机器人扫描建立地图相比，使用快速扩展随机树算法的ROS机器人更具有便捷性。单机器人与多机器人完成探索的时间对比，证明多机器人探索具有快速性的特点。     

基于无线传感执行网络的智能应急服务系统（英文）

基于由网关、静态传感器节点和多移动机器人系统组成的无线传感和执行网络,设计了一种用于室内环境的应急服务系统.当网络中多机器人系统接收到事故报警信息时,多机器人将导航至事故地点并提供相应的应急服务.根据网络中多移动机器人系统的特点,设计了一种分布式一致性编队算法,使得多机器人系统能够保持队形到达目标位置.最后设计并实现了这种应急服务系统,并进行了仿真和实验测试.结果表明当发生事故时,多机器人系统可以成功提供应急照明和故障检测节点的替换服务.算法的有效性和系统的可行性得到了验证.     

自由漂浮双臂空间机器人基于遗传算法的最优运动规划

以多刚体动力学理论为基础,推导了自由漂浮状态双臂空间机器人系统的动量矩守恒关系,转化为系统状态方程;结合基于实数编码的遗传算法实现了双臂空间机器人姿态、关节协调运动的近似最优控制算法.通过控制双臂空间机器人的关节运动,可以同时获得载体姿态及机械臂关节期望的终了位置.仿真算例验证了算法的有效性.     

一道应用题的几何解法与“选址定点”问题

1995年高考命题组讨论题 :如图 1,一条河宽 1千米 ,两岸各有城市Ａ、Ｂ ,Ａ、Ｂ之间的直线距离为 4千米 ,今需铺设一条电缆线连接Ａ与Ｂ .已知地下电缆的铺建费是 2万元 /千米 ,水下电缆的铺建费为 4万元 /千米 ,假定河岸是平行的直线 ,地下电缆铺在Ａ所在的一岸 ,问电缆下水点Ｃ选在离点Ａ多远时 ,可使铺建费达到最小 ?　　　　图 1　　　　　　图 21　几何作法与“选址定点”的一般结论如图 2 ,过Ｂ作点Ａ所在河岸的垂线 ,垂足为Ｄ ,过Ｂ作射线ＢＥ ,与ＡＤ交于Ｃ ,,且使ｓｉｎ∠ＤＢＣ =12 (即铺建费的比 ) ,此时 ,∠ＤＢＣ =30° .过Ａ…     

一种改进粒子群通讯算法在目标搜索中的应用

针对粒子群算法应用于机器人目标搜索过程中存在的早熟现象,提出一种基于改进粒子群算法和模拟退火算法相结合的目标搜索新方法,以提高算法的全局搜索能力。为解决通讯距离有限、机器人无法与基站进行信息交互和不能实时追踪动态目标等问题,引入通讯功能。算法中机器人与基站有两种通讯方式,一种是基站跟随最优机器人移动的通讯方式,另一种是在前者基础上将机器人按一定比例分为通讯机器人和搜索机器人的通讯方式,由通讯机器人负责搜索机器人与基站之间的通讯。两种通讯方式下机器人都采用动态多目标搜索策略搜索动态多目标。在考虑通讯距离的情况下,经过仿真测试,与传统的通讯粒子群算法相比,提出的改进通讯粒子群算法能更加有效地追踪动态目标。     

水陆空三栖机器人设计与研究北大核心

为适应在多栖环境中的运动,设计了一款三栖机器人。机器人以螺旋机构为主要动力源,以被动轮为陆地行走机构实现三栖运动;基于NSGA-II多目标优化算法,量化机器人整体结构设计指标,完成参数优化模型构建,求解结构参数最优解空间;设计双回路PID控制器和自适应Backsteeping控制器,基于机器人动力学模型完成机器人位置与姿态控制;机器人姿态数据由多传感器姿态融合得到,通过卡尔曼滤波求解最优姿态角。通过实验验证了控制方法和控制器的有效性,实验结果也验证了本文机器人动力学模型的有效性。     

浅谈机器人传感器及其应用

本文对机器人中常用的传感器的种类、原理、功能作了简单的介绍,并介绍了国内外机器人传感器技术的发展现状,指出了机器人传感器技术是机嚣人智能化的关键技术之一.机器人传感器技术对机器人智能化有着重要的促进作用,其中多传感器信息融合技术及其算法又是传感器的研究重点.