基于改进JPS与三次B样条插值的路径规划算法

针对跳点搜索(JPS)算法在路径规划中易穿越障碍、路径拐点尖锐的问题,提出一种基于改进的JPS与三次B样条插值的路径规划算法。在原JPS算法的基础上,通过对障碍物附近的路径拐点进行条件限制,降低穿越障碍物可能性;引入时间轴改进原三次B样条插值算法,进一步优化路径拐点,使路径更平滑;在对提出算法进行仿真验证的基础上,将其作为一个插件注册到ROS中对机器人进行路径规划。结果表明:改进的JPS算法在保留原搜索效率的基础上,可有效提高机器人规避障碍物的能力;时间轴的引入可改善路径尖锐性,优化的路径更符合机器人的实际运动规划;在真实场景的机器人路径规划中,机器人可成功地从指定的起点到达设定的目标点,搜索时间比A;算法减少约20%,有效提高了机器人路径规划的准确性和实时性。

高炉风口倾角巡检机器人控制系统设计

针对高炉出风口中套倾角人工检测效率低、劳动强度大等问题,设计一种自主检测风口倾角的巡检机器人控制系统。利用STM32单片机为控制器,通过RS485,RS232电路采集风口外壁面温度,获取电量、速度、距离等相关本体信息;采用磁导传感器检测埋于地表的磁钉实现机器人的轨迹跟踪和风口定位;基于现场覆盖的局域网传输巡检机器人与人机交互界面的数据,通过随机采样一致性(RANSAC)算法完成风口倾角的在线检测。将嵌入设计控制系统的巡检机器人置于马钢1号高炉风口平台进行实验测试,结果表明:在调整运动轨迹过程中,机器人偏离磁钉轨迹中心最大距离为10 mm,稳定跟踪时偏移量基本为0,磁导航效果良好;机器人取得了与人工巡检相当的检测精度,且时间效率提高了11%,设计的控制系统可替代人工进行风口中套倾角的检测。

基于视觉和红外引导的机器人自主充电算法

针对移动机器人其自主充电对接技术效率低、引导范围小等问题,结合视觉和红外信号改进自主充电对接算法。利用相机查找快速响应(QR)码对充电桩进行定位,获取机器人与充电桩之间的相对位姿;通过红外信号的接收对角度进行补偿,解决机器人在丢失QR码信息时无法精准对接的问题;使用移动机器人底座在充电区域内的随机位置进行50次充电桩对接实验以验证算法的有效性。结果表明:该算法实现了室内移动机器人自主充电对接速度快、引导范围广、稳定性高的功能,成功率达98%,能够满足移动机器人的自主充电功能需求。