让机器人学会探测障碍

机器人利用红外传感器扫描周围的障碍物并自主选择路线行驶。机器人自主避障系统完成轮式车体机器人在真实地理环境中自动躲避障碍物的实验,证明所提出的避障方法在实际避障中的有效性。

利用瞬态面波运动学特征探测地下障碍物的研究与实践

城市工程物探中的面波勘探主要以多道瞬态面波的速度探测为主,在实际应用中常遇到地表条件复杂、作业时效要求高的情况,限制了该方法适用性。本文通过对瞬态面波传播机理的深入分析,全面总结了瞬态面波在运动学方面的特征,对如何运用这些特征开展地下障碍物快速探测提出了新的认识。在工程实践中,改进优化的探测技术与作业流程取得了显著的工程效果,切实提高了瞬态面波在城市地下障碍物探测的运用范围和时效。

土体障碍物超声探测信号小波包特征分析方法

利用小波包分解方法,对土体中障碍物的超声探测信号进行分析。选用sym8小波基函数进行6层小波包分解,并截取信号能量集中的前16个频带进行细致分析,从小波包频带能量、小波包频带能量熵、小波包频带能量矩三个角度对信号进行对比。结果显示,存在障碍物位置处信号和不存在障碍物位置处信号的小波包频带能量熵大致相等,不能作为信号识别及障碍物判断的方法,而小波包频带能量和小波包频带能量矩在部分频带上差异明显,可以作为信号识别及判断的方法。

基于单目视觉的无人机障碍探测算法研究

针对低空飞行无人机的避障问题,研究了一种基于单目视觉的障碍物深度提取算法。在无人机前视摄像机获取的图像中,通过Harris角点检测算法提取角点作为特征点,使用归一化互相关算法进行角点的匹配,根据图像序列中特征点间距离的变化和无人机的运动计算障碍物的深度。对用于单个障碍物深度计算方法进行了改进,使用RANSAC算法区分不同深度的障碍物。仿真表明,该算法可以有效发现并区分不同深度的障碍物。

单目视觉融合激光投射的无人机障碍探测方法

针对微小型无人机在飞行作业任务中的主动避障需求,提出一种用于微小型无人机避障的、基于单目视觉与主动激光点阵投射的障碍探测方法。使用单目相机采集投射的激光点阵图案,经过图像分割、聚类、质心提取等处理过程,通过像面激光线方程约束快速排除特征一致激光点的歧义,使用激光点探测出无人机前方空间中障碍的方位信息。实验验证装置在基线距离为65 mm,工作距离为7 m的条件下,障碍探测的相对误差在1.5%以内。该方法精度高、时间复杂度低,可满足低算力的微小型无人机对障碍探测方法的需求,为进一步避障策略的生成提供数据支撑。

载人月面着陆地形障碍探测与规避方案研究

月面地形障碍是影响载人着陆安全的关键因素之一,可能引起着陆器倾斜、结构损坏甚至倾覆。载人月面着陆除在总体任务规划时要选取平坦安全的着陆区外,还要进行实时在线的地形探测和障碍规避。文章对"阿波罗"计划和"星座"计划中的月面着陆飞行方案和飞行器进行调研,分析了载人月面着陆避障的任务要求和技术特点;结合着陆飞行任务,提出考虑避障的飞行方案,分为高速运动中的粗避障和接近悬停后的精避障两个阶段;考虑月面着陆飞行状态以及光照、月尘等外部环境,设计载人月面着陆时由激光高度计、多普勒激光雷达以及闪光激光雷达组成避障敏感器系统;提出载人避障机动方案,采用接近段中制导目标调整、机动段六自由度控制以及缓速下降段滚动姿态机动等方法,并引入了航天员目测以检查月面地形障碍、选择月面着陆点以及手控进行终端避障机动控制。

一种基于激光雷达无人车的障碍物探测系统设计

针对激光雷达具有高精度和高分辨率,非常适合在无人车上应用的特点,阐述无人车技术领域中激光雷达探测障碍物系统的原理,并根据应用情况对激光雷达进行选型,设计一套完整的基于激光雷达数据的障碍物信息采集系统,可对地面无人车平台的研究提供参考。

红外光幕在地铁屏蔽门障碍物探测中的研究

针对现有地铁屏蔽门通过门速曲线的改变来探测障碍物的方法在检测最小尺寸为4 mm×40 mm的障碍物中所存在的不足,提出一种利用红外光幕的障碍物探测方法,并结合数字信号处理器(DSP)的无刷直流电动机控制技术和模糊PID控制算法来实现地铁屏蔽门障碍物的探测,最后在Matlab/Simulink环境中构建了整个系统的数学模型,并对系统在正常情况和遇到障碍物时的关门过程进行仿真分析。仿真结果表明:基于该方法设计的地铁屏蔽门障碍物探测系统可以解决现有地铁屏蔽门在障碍物探测方面的不足。

LED光源的光谱能量分布(SPD)对步行空间障碍物探测的影响研究

通过室内步行空间照明场景的模拟实验,让被试观察正前方距离4m远处的观察点,并在三分之一秒内探测场景中不同偏离角度的障碍物情况,以获得LED光源SPD对于障碍物探测能力的影响。研究结果显示,在地面平均照度为5lx、10lx和20lx的亮度环境中,LED光源的SPD对障碍物探测的影响均具有统计学上的显著性,且500nm以下蓝光含量更高的6500K色温LED光源对于障碍物的探测最有利,4000K次之,2700K最不利。实验还说明光源SPD对线上视觉没有影响,而对于周边视觉有影响,且随着探测角度的变大,光源SPD的影响作用越明显。

激光辅助智能车障碍物探测方法研究

在智能车视觉导航系统中,为了能够快速精确地探测到智能车前方障碍物,并恢复出障碍物表面的三维信息,提出了一种基于激光辅助的主动探测方法.该方法首先用激光发射器向空间障碍物发射多线激光光条,然后用摄像机观测图像中光条的扭曲,线条断开的位置经过一定的三角几何计算就给出障碍物的尺寸信息.实验结果表明,该方法能够快速准确地探测到障碍物并恢复出其表面三维信息,具有很强的鲁棒性.

轮式机器人的障碍探测

介绍一种轮式机器人障碍探测的实现方案,使用超声波进行的距离探测以及使用红外线的接近探测,两种方法互为补充。通过实际电路测试表明该方法良好的解决了对动态障碍、静态障碍的探测。

多传感器信息融合技术在移动机器人障碍探测中的应用

在移动机器人障碍探测中,需要实时准确的感知环境信息,而单一传感器仅能提供部分环境信息,对环境进行描述时存在局限性。文中提出采用红外传感器和超声波传感器相结合来感知环境信息,完成障碍物信息的采集,并利用自适应加权融合算法实现数据融合的方案。实验仿真结果表明,多传感器数据融合后比单一传感器所采集的数据更接近于真实值,波动性小,并且不易受外界环境的影响。该方案较好地满足了移动机器人障碍探测的需要,具有一定的有效性和实用性。

无人机障碍探测与识别技术研究

首先介绍了无人机障碍探测与识别的发展现状及所面临的难点;在目标探测方面,介绍了合成孔径雷达的分类,重点阐述了合成孔径雷达的成像原理及各算法的优缺点,简要论述了合成孔径雷达今后的发展趋势;在目标识别方面,介绍了目标识别的原理和人工智能神经网络应用于目标识别的优点,对当前雷达信号领域内的主要目标识别算法进行了比较,分析了其优缺点;最后对无人机障碍探测识别技术进行了总结和展望。

有轨电车激光雷达障碍物探测的决策方法

针对有轨电车在高速行驶过程中遇到障碍物会造成严重事故,提出了一种新的基于激光雷达的有轨电车障碍物探测决策方法。首先对激光雷达收集到的数据通过霍夫变换查找到路面与障碍物的交接点;再通过卡尔曼滤波器完成对此点的跟踪;最后使用交互式多模型的算法(the interactive multiple model algorithm,IMM),得出前方存在障碍物的可能性再与预先设定的阈值比较,准确判断出电车的行驶状态和障碍物的位置。通过搭建仿真模型,验证出该算法具有良好的可靠性和鲁棒性。

基于双目视觉的无人船障碍物探测与地图构建

在无人船的巡航过程中,如何探测和躲避障碍物是必须解决的问题;由于无人船自主巡航依赖于其自身对所处环境的精确探测,而目前一般采用的超声波或雷达技术探测距离和精度较低,避障功能弱,因此需引入视觉方法来提升避障精度,并用于轨迹生成、定位或路径规划;为无人船搭建双目视觉系统,提出采用双目直接稀疏里程计算法构建无人船所处三维空间模型,将构建的三维点云图转化为二维网格图并标记障碍物,为避障系统进行路径规划提供障碍物数据;实验结果表明,该系统对真实河流环境进行了地图构建,并解决了水上环境构建存在的“虚拟障碍”等问题。

基于立体视觉和光流的障碍物探测方法

车辆在行驶过程中必须能够检测和躲避障碍物,为减少交通事故的发生提出了一种用双目立体视觉和光流相结合方法。立体视觉通过基于相关性的边缘索引算法来获取可靠的视差值,通过基于梯度的光流算法分析连续图像序列获取光流场。为融合立体视觉和光流,分析得到运动目标的精确位置信息,运动方向和轨迹的第一步。

多传感器信息融合技术在移动机器人障碍探测中的应用

在移动机器人障碍探测中,需要实时准确的感知环境信息,而单一传感器仅能提供部分环境信息,对环境进行描述时存在局限性。提出采用红外传感器和超声波传感器相结合来感知环境信息,完成障碍物信息的采集,并利用自适应加权融合算法实现数据融合的方案。实验仿真结果表明,多传感器数据融合后比单一传感器所采集的数据更接近于真实值,波动性小,并不易受外界环境的影响。该方案较好地满足了移动机器人障碍探测的需要,具有一定的有效性和实用性。

弱光环境下基于单目视觉的无人系统自主障碍探测方法

提出了一种无人系统自主障碍探测方法,该方法借助单目视觉系统感知环境信息,采用模糊方法对视觉图像信息进行增强,通过检测障碍物边缘,实现对弱光环境中障碍的探测。最后,通过对比实验可知,该方法可以有效地识别出无人系统前方的障碍物,为无人系统的自主障碍回避提供依据。

探地雷达用于盾构掘进前方障碍物探测的数值模拟

盾构掘进前方障碍物的探测是近年来工程中关注的热点,盾构掘进中遇到障碍物,会给盾构机本身、工程甚至施工人员带来危害。基于盾构机的工作方法及周围环境,探地雷达作为一种快速、无损、高效的检测方式,对应用于盾构前方障碍物探测具有理论上的优势。为验证探地雷达应用于盾构前方障碍物探测的可行性以及得出典型障碍物的图像特征,该文采用基于时域有限差分(FDTD)的GPRMAX3D软件,并用Matlab语言编写圆周探测的模拟算法,进行了三维数值模拟,得出障碍物的图像特征,初步判断障碍物在图像上的反映,为今后进一步研究提供依据。

地铁屏蔽门障碍物探测方案的探讨

介绍了目前国内地铁屏蔽门系统障碍物探测的设计方法,根据既有线路上屏蔽门系统障碍物探测功能的实际应用情况,分析原有方案的优劣,提出通过微处理器控制红外编码进行障碍物探测的方案,以解决目前使用逻辑微处理器监视门体速度、比较门速度曲线中预期电机电流与实测的电机电流方案中存在的无法探测质地较软的障碍物、障碍物探测尺寸的限制等不足。