变电站巡检机器人视觉导航路径快速提取方法

针对变电站机器人实际巡检节点与预设节点间出现明显偏离的问题,为了在生成导航路径时使控制主机能够快速提取节点对象,提出变电站巡检机器人视觉导航路径快速提取方法。通过横轴线、纵轴线、空间轴线设置变电站巡检机器人视觉坐标系,提取离散特征点,并对提取的离散特征点进行拟合,完成变电站巡检机器人视觉导航路径检测;根据检测结果,求解巡检导航参数,并以此为依据建立路径节点运动模型,确定模糊提取系数,实现变电站巡检机器人视觉导航路径快速提取方法的设计。对比实验结果表明,快速提取方法将实际巡检节点与预设节点之间的偏离度控制在5%以内,控制主机不需消耗过多时间辨别巡检节点,符合快速提取导航路径的需求。

基于改进人工势场法的智能车辆避撞路径规划

针对传统人工势场法存在道路边界势场不完善和局部最优问题,文章提出一种改进人工势场法的智能车辆避撞路径规划。引入道路势场函数来描述道路边界,设立虚拟目标点来摆脱局部最优,建立道路环境模型;为了根据周边环境和车辆状态进行实时规划,设计分层避撞路径规划控制器,将道路环境模型引入上层路径规划器的目标函数中,利用模型预测控制(model predictive control,MPC)的优化算法规划出局部避撞路径,再将路径信息输入到下层跟踪控制器进行跟踪。MATLAB/Simulink与CarSim联合仿真实验结果表明,该避撞路径规划对于静态障碍物和动态障碍物都可以规划出平滑无碰撞的路径,保证车辆行驶的稳定性和安全性。

基于点云的汽车喷涂路径规划

针对切片法生成的喷涂路径在边缘处喷涂不均匀,且对汽车复杂曲面规划时存在喷涂路径间隔不均匀等问题,提出一种基于复杂点云的改进投影法的路径规划方法。首先,利用改造后的FCM算法将点云分割成较简单的点云集;其次,通过平均法矢量和边界连接方式构建有向包围盒,基于包围盒生成点云切片,再对各切片采用加权投影法生成路径节点;最后,通过蚁群算法生成连续完整路径。仿真结果表明,在期望喷涂厚度为45μm的情况下对汽车前杠和后盖进行路径规划,前盖采用切片法的厚度误差为16.4μm,采用本算法的厚度误差为4.12μm,误差减小了74.8%,后杠采用切片法的厚度误差为27.12μm,采用本算法的厚度误差为4.86μm,误差减小了82%。实验结果证明该方法能有效规划出完整喷涂路径,在喷涂均匀性相对切片法有明显提升。

基于全息地图的机器人与操作手同步路径规划

针对机器人行走路径规划与机械手操作路径规划之间缺乏同步性,提出了一种机器人与机械手同步路径规划方法,使机器人在路径规划时不仅可以实现行走路径规划,还实现了对操作路径的规划。首先,借鉴人对空间规划的思想,设计了实现机器人与机械手同步规划的总体思路,并且给出了其涉及的两个新概念,分别为物品点和二维物品操作点;其次,设定了同步规划模型,利用转换矩阵将其同化为机器人路径点模型;最后,将机器人路径点模型分裂为二维行走路径规划模型和三维路径规划模型,并据此同步的规划行走路径和操作路径。在家庭环境下,家庭服务机器人基于全息地图利用该方法实现了机器人行走与机械手操作之间的同步性,同时也可以生成合理的行走路径和操作路径。

模拟煤层气泄露扩散的高斯改进模型

为准确预测煤层气泄露污染的扩散路径及范围,结合了我国煤层气低压、管网密集和地处山区的特点,以高斯扩散模型为基础,提出适合煤层气泄露扩散模拟的高架点源模型和山谷模型,根据第二代大气扩散模型对地形产生影响的处理方法,研究了适合山区的扩散模型。以山西省沁水盆地南部潘河区块煤层气集输工程为例,模拟了煤层气泄露扩散,并与野外实验数据进行比较,发现提出的煤层气泄漏扩散模式能够较好地模拟煤层气在空气中的扩散分布状况。

STL模型加工轨迹生成研究及发展方向

以STL模型为代表的多边形网格模型越来越广泛地应用于数控加工。阐述了STL模型的数控加工轨迹生成方法及其特点,包括直接生成无干涉刀位点、由刀具偏置面模型生成刀位轨迹、由刀触点生成刀位点等三种。到目前为止这些方法都还不完善,有待于进一步的深入研究。

基于鱼骨型仓库布局的多车拣选路径问题优化

为了推动鱼骨型仓库在实际场景下的应用,针对鱼骨型仓库布局下的拣货路径优化问题,构建待拣货点距离计算模型和以有载重、容积限制的多车拣货距离最短为总目标的拣选路径优化模型。考虑遗传算法(GA)全局搜索能力强、粒子群算法(GAPSO)收敛速度快以及蚁群算法(ACO)较强的局部寻优能力,提出一种解决拣选路径优化模型的混合算法(GA-PSO-ACO)。通过不同订单规模的仿真实验,得出该混合算法在适应度值、迭代次数、收敛速度等方面均优于GA算法和GAPSO算法,且在订单规模较大时,平均适应度值约降低8%,有效缩短了总拣选距离,验证了混合算法在解决鱼骨型仓库布局下的拣货路径问题的先进性和有效性,为解决此类仓库内部的拣货路径问题提供新的解决方法和思路。

基于混合算法的多停靠点物流路径规划仿真

现有的多停靠点物流路径规划方法未考虑配送中心的位置,无法合理调整停靠点,导致规划不合理,配送效率低的问题。提出一种基于混合算法的多停靠点物流路径规划方法。先对多停靠点物流路劲规划问题展开描述,计算停靠点间的配送用时和停靠时间,构建路径规划数学模型。采用改进蚁群算法求解所选路径的选取概率,物流配送中心选取,结合改进可见度找到配送中心,依据2opt算法原理调整停靠点,利用遗传聚类算法对停靠点类别进行聚类,得到聚类编码的适应度,结合路径规划数学模型,判定出最佳路径。仿真结果表明,所提方法的配送效率最高,规划效果最佳。

基于几何特征枝干点云骨架提取最短路径算法

树木建模广泛应用于林业信息化等领域,点云各项优良特性使其也称为树木建模主要方法。基于几何特征的树木枝干点云骨架提取中以根节点距离相似归类的方法在枝条分叉处更加合理,而该方法的实际应用受制于传统使用的最短路径求解算法的Dijkstra算法因而较少。主要针对树木枝干点云,将现有若干最短路径算法进行相应的改进以应用于基于几何特征的树木枝干点云骨架提取中。通过实际数据验证可知,利用邻接表能够大幅度降低内存需求,相较于以往采用的Dijkstra算法,SPFA的执行速度是理想的,更加快速,能够对精细化点云树木建模提供帮助。

库德式激光通信终端粗跟踪技术

在库德式通信终端中,望远单元和库德反射镜与电荷耦合器(CCD)探测器之间的相对运动导致光路结构随通信终端姿态变化而改变,使得控制难度增大。为解决这一问题,利用矩阵光学方法建立库德式激光通信终端的CCD测角模型,设计基于模型-PID的控制算法,搭建实验测试系统验证了该算法在瞄准、捕获和跟踪过程中的性能。结果表明:利用实测数据对测角模型进行静态验证时,计算精度的均方根误差优于9μrad;加入角速度0.1°/s、幅值0.1°的正弦扰动信号进行跟踪测试时,实测动态跟踪误差的标准差优于21μrad(1σ),满足激光通信对于粗跟踪单元50μrad(1σ)跟踪精度的需求。

自主驾驶车辆紧急避障的路径规划与轨迹跟踪控制

为减少道路突发事故,提高车辆通行效率,需要研究车辆的紧急避障以实现自主驾驶。基于车辆点质量模型,设计了非线性模型预测控制(MPC)路径规划器;基于车辆动力学模型,设计了线性时变MPC轨迹跟踪器。在路径规划层引入避障功能函数,通过车辆与障碍物的距离调节函数值大小,综合避障函数权重和路径偏差权重,规划出一条既能避开障碍物又使路径偏差最小的临时轨迹。在轨迹跟踪层,利用该临时轨迹和航向角偏差作为车辆主动转向控制参考量,将线性时变MPC优化问题转化为二次规划问题,计算满足车辆动力学约束的前轮转向角最优解。结果表明:所设计的双层MPC紧急避障控制策略对低速(60 km/h)、中速(80 km/h)、高速(100 km/h)行驶车辆有很强的适应性,高速行驶时最大质心侧偏角不超过1.0°,最大航向角偏差不超过2.5°,车辆横向稳定性良好,随着车速增大,车辆避障响应时刻提前;在多车连续避障场景中,自主驾驶车辆的质心侧偏角和航向角偏差均能控制在较小范围内,在多目标连续避障的路径规划和轨迹跟踪问题上同样具有很好的控制效果。

计算机运态仿真技术在机器人轨迹规划中的应用

本文首先建立了PUMA-560机器人的数学模型,然后,依次建立了机器人点到点(PTP)运动的轨迹模型和机器人沿连续路径(CP)运动的轨迹模型。在此基础上,以PUMA-560机器人为例,借助计算机图形学中的动画技术,在IBM-XT计算机屏幕上显示出了该机器人的动态运动过程及相应的轨迹曲线,效果相当理想。由此证明计算机动态仿真技术在机器人的轨迹规划中可以发挥相当重要的作用。

单站地基非差GPS测量对流层天顶延迟

目前常用的测量天顶延迟的差分GPS技术具有效率低、成本高、可移动性差等缺点,而非差GPS技术可以克服差分GPS的缺陷.采用新的基于卫星仰角的余弦函数随机模型,利用非差码伪距精密单点定位方法估算了上海地区的对流层天顶延迟.通过把估算结果与探空观测和GIPSY软件的估算结果相比,显示大小都在同一个量级,趋势是一致的,而且均值相差和均方根误差都在厘米量级.表明单站地基非差GPS测量天顶延迟是可行的,并且其精度与GIPSY软件的精度相当.

基于元胞自动机数学模型的瓦斯抽采管道漏点定位研究

为了解决普通数学模型难以准确描述瓦斯抽采管道内流体的流动状态问题,提出了以元胞自动机模型为基础的瓦斯抽采管道漏点定位模型。根据元胞自动机在空间和时间上离散化的特性来演化管道流体在时空上的连续变化,将管径变化、管壁粗糙度、管构异件种类和数量以及温度等参数沿管道进行离散化,利用元胞自动机理论以及管道两端的信号对管道沿线压力和流量等参数变化进行预测,以判断泄漏的发生和漏点定位。通过实验验证,该方法能提高漏点定位精度。

灾害条件下多层次应急疏散模型的构建方法研究

人们每天都要面对各种造成严重财产和人身安全损失的重大灾害,如何建立灾害条件下中国人口高密度大范围的应急疏散模型,具有重大的意义。该文基于我国灾害条件下高密度人口的集体疏散模式,按照灾害区域的具体情况和人口分布,以道路实时速度和路面损毁程度所决定的道路阻抗性作为评判道路疏散能力的依据,构建从危险区域的多集结点到安全区域的多安置点的多层次应急疏散模型,确定集体疏散人员的疏散路径、人数和车辆,实现在最短的时间内的受灾群众整体最优疏散,并以山东省德州发生地震作为实验区,采用Google Map API和C#搭建多层次应急疏散平台,验证了多层次应急疏散模型的可行性。

基于点云的补漆机器人系统

汽车补漆机器人需要面对各种不同大小的车型,适配各种造型曲面和颜色,这种高度自适应要求使得补漆机器人在目标跟踪、路径规划、运动空间等方面的设计难度远超汽车厂的喷漆机器人.因此需要重新规划喷漆路径,首先对汽车的点云数据进行分部位切割,然后以八邻域法计算封闭曲面轮廓,最后以切片法在曲面上生成光栅轨迹,形成了每一个补漆面的关键路径.设计了八轴桁架机器人系统,用蚁群算法计算生成八轴联动时的路径规划,再通过倍福的ADS协议将路径数据和梯形曲线的加速度下发到PLC运动控制程序,完成各关节轴的联动协同补漆运动.实测表明,该系统能针对不同汽车,自动控制机器人工具轴心以法向量对准任意曲面,并以联动方式驱动八轴平稳跟踪曲面运动.该系统可广泛应用于各种曲面的机器人加工.

基于泊松网络的可见光信道建模与信干噪比计算

Poisson随机网络是近几年来常见的无线网络及信道建模工具之一,它能够将网络建模为空间中的泊松随机过程场。利用Poisson随机网络对可见光信道进行建模,详细推导了信道的平均信干噪比的近似解析表达式,并且通过数值仿真验证了其正确性和有效性。从仿真结果可以看出,当近似条件得到满足的情况下,使用实际SINR计算得到的曲线和使用文中给出的SINR近似估计得到的曲线几乎完全重合;当近似条件不满足时,估值和真实值存在一些误差,但是曲线的趋势基本相同。这一工作为进一步研究可见光通信的网络容量、中断概率和覆盖概率等重要性能打下了基础。

宝鸡市道路几何网络模型分析与研究

本文主要是结合MapGIS6.5软件对宝鸡市道路网进行网络分析,进而在此基础上对该系统进行二次开发,建立道路网数据库,为宝鸡市的城市建设、交通规划以及道路管理提供空间数据;同时也为人们的旅游出行等提供方便;更为智能交通和"数字宝鸡"的建设提供地理空间基础框架数据。通过对宝鸡市几何道路模型的分析与研究,探索出一条适合中小城市空间信息应用和地理数据资源集成共享的模式与解决方案。

基于跟踪观测技术恢复月球重力场模型的分辨率条件

月球重力场的恢复依赖于对绕球探测器的跟踪观测，可恢复重力场模型的最高阶次与观测数据分布的密集程度之间满足一定的关系。本文以极圆轨探测器为对象，研究了恢复至不同模型最高阶次沿纬线方向（星下点轨迹间距）和沿经度方向（采样间隔）的最低分辨率条件，并结合“嫦娥一号”实际情况进行了相关讨论。

宝鸡市道路几何网络模型的建立与应用

主要是结合MapGIS6.5软件对宝鸡市的道路网进行网络分析,进而在此基础上对该系统进行二次开发,建立道路网数据库,为宝鸡市的城市建设、交通规划以及道路管理提供空间数据;同时也为人们的旅游出行提供方便;更为智能交通和“数字宝鸡”的建设提供地理空间基础数据。通过对宝鸡市几何道路模型的研究,探索出一条适合中小城市空间信息应用和地理数据资源集成共享的模式与解决方案。