面向预期功能安全的eVTOL智能避障系统运行时保证方法

为保障电动垂直起降飞行器(eVTOL)在城市空中交通(UAM)场景下的预期功能安全(SOTIF),降低人工智能算法的验证难度,建立基于运行时保证(RTA)方法的避障模型。首先,使用人工势场法改进的柔性动作评价(SAC)算法作为eVTOL智能避障系统的复杂功能;然后,使用动态反应规划(DRP)作为智能航电系统的备用功能,以减缓SOTIF危险,同时,使用监视和决策模块采集环境状态,搭建RTA架构;最后,分别仿真仅使用复杂功能和具有RTA架构的避障系统,对比避障效果。结果表明:2种方法均可实现避障,但仅使用复杂功能的传统避障系统会带来SOTIF危险;经过RTA架构设计,可使eVTOL的安全飞行时长占比由78.4%提高到98.15%,总航路长度仅增加0.95%,在保障效率的同时,降低了在运行场景中的风险。

基于毫米波雷达的智能车辆主动避障控制系统设计

智能车辆所搭载监测设备对障碍物目标的识别准确性,影响行驶车辆的避障能力;为避免车辆与障碍物发生碰撞,提升智能车辆的避障能力,设计基于毫米波雷达的智能车辆主动避障控制系统;在底层控制单元中,按需连接纵横向导航控制元件与毫米波雷达摄像头,完成智能车辆主动避障控制系统的部件结构设计;利用毫米波雷达监测所得的车辆避障图像,定义空间坐标系转换条件,通过标定雷达相机参数的方式,实现基于毫米波雷达的智能车辆避障路径规划;建立车辆纵横向运动模型,根据避障安全距离计算结果,完善具体控制流程,联合各级硬件应用结构,完成基于毫米波雷达的智能车辆纵横向主动避障控制系统的设计;实验结果表明,所设计系统可在智能车辆通过障碍物目标时,保证车体与障碍物之间的距离大于0.3 m,能够避免碰撞行为发生,对于车载监测设备而言,其对于障碍物目标的准确识别能力得到了保障,能够有效提升智能车辆避障能力。

基于改进PRM算法的体育运动路径避障控制系统

为提升体育运动的训练效果,解决现有体育机器人路径避障控制效果不佳的问题,利用改进PRM算法完成路径避障控制系统设计。首先调整测距传感器和倾角传感器的内部结构和分布方式,优化机器人的运动驱动和通信网络模块。通过实时运动信号的采集与融合,确定当前机器人的位姿及障碍物位置信息,利用改进PRM算法规划机器人避障路径,实现系统的体育机器人运动路径避障控制功能。通过系统测试实验得出结论:所提系统体育机器人的实际运动路径更接近理想路径,且碰撞事故更少,即设计系统在控制效果方面具有明显优势。

农业拖拉机田间避障安全系统设计

该文基于毫米波雷达和摄像头的农业拖拉机田间避障安全系统的设计与实现,通过搭建拖拉机感知环境,对硬件设备毫米波雷达和摄像头进行选型,并设计了专用的数据采集软件,以实现对田间环境的实时感知和数据采集,系统阐述毫米波雷达在田间信号发射与接收机制,并提出了一种针对田间障碍物目标的聚类分析方法,结合多目标跟踪算法,系统实现了拖拉机在田间的自主避障功能。通过融合毫米波雷达和摄像头的信息,该系统能够准确识别田间障碍物,并利用多目标跟踪算法实现对障碍物的跟踪和避让,从而提高了拖拉机的安全性和作业效率,为农业生产提供了可靠的技术支持。

自动驾驶车辆的紧急刹车与避障系统设计和性能验证

本文提出一种基于深度学习的障碍物识别算法,能准确识别前方车辆、行人等障碍物,并实时计算刹车和转向控制。该算法已集成到自动驾驶车辆的AEB系统中,并经过多种实地试验,包括不同场景,如前方车辆制动、行人横穿道路等。试验结果显示,AEB系统能有效避免碰撞,显著提升车辆行驶安全性。

采摘机器人机械手避障方法研究——基于遗传优化和模糊PID控制器

为了提高采摘机器人机械手移动的自动化程度,使其在移动过程中有效避开障碍物,将基于PID控制器的避障系统引入到了机械手的设计上,并采用遗传算法和模糊算法对控制器进行了优化,提高了机械手移动的准确性和平稳性。模拟采摘机器人机械手的作业环境,对机械手的避障功能进行了测试,结果表明:机械手可以成功躲避障碍物,且采用遗传和模糊算法优化的机械手具有更高的移动平稳性,对于提高果实采摘效率和质量具有重要的作用。

基于超声波测距的定制家具AGV避障系统设计

定制家具AGV(Automated Guided Vehicle)对自身与障碍物之间的距离测量不准确会导致避障效果较差。为了实现定制家具AGV分拣运送车的自动搬运功能,设计了基于超声波测距的定制家具AGV避障系统。利用超声波传感器准确地测量AGV与障碍物间的距离,通过构建模糊数据库,提取模糊反射信息以及不同方位上距离测量信息等手段获取实时轨迹信息,使定制家具AGV完成避障运动。同时,研究以仓库室内为测试环境进行了试验验证,结果表明:该避障系统能够实时、准确地检测出AGV运行轨迹上存在的障碍物,并辨别障碍物的类型,从而实现避障功能。

果园整地旋耕机智能避障系统设计与试验

针对现有果园整地由于树干、树冠、电线杆及其他杆型障碍物等的影响,机具作业时果树株距间的区域也无法正常进行作业,需要人工协作进行排除障碍和二次补耕作业,且劳动强度大、工作效率低等问题,提出了一种适用于现代化果园种植模式下的新型非接触式的避障旋耕机。设计了新的果园避障旋耕机,着重设计了旋耕机上的智能避障系统,主要由超声波传感器、单片机控制器、电磁换向阀和液压执行机构等组成。确定了智能避障系统的自动识别结构与控制原理结构,结合液压系统执行机构实现自动避障功能,确定了果园整地旋耕机智能避障系统的设计方案。对避障系统中的核心液压部分进行了理论设计,并运用FluidSIM-H软件进行了仿真分析,得到了液压油缸的速度与节流阀开口度的关系,验证了液压系统理论分析的可行性。通过田间试验,设计了三因素三水平的正交试验,对试验结果进行多元拟合回归分析和显著性检验,得到试验指标的回归方程并验证了数学模型显著,最后确定了果园智能避障系统的最佳作业参数组合为前进速度3.69 km·h~(-1)、旋耕机横向移动速度为0.52 m·s~(-1)、识别距离为0.41 m,此时的避障率为97.91%,达到了果园的农艺设计要求,提高了果园整地机械作业效率,为果园旋耕整地机进一步优化设计、改进和评价提供了一定的理论参考。

智能小车避障系统的设计与实现

文章提出了智能小车避障系统整体设计方案,分析并设计了避障系统硬件和软件模块。避障时,智能小车检测到前方两侧是否存在障碍物,将避障信息传送给单片机,单片机经过识别处理后能实现自主减速刹车或转弯。本文的多次模拟试验结果表明,本设计的各个模块均可以正常的协同配合工作可以达到预期小车实现自主循迹和避障的作用,智能小车的整体运行安全。该系统保证了小车行驶的安全性,为自动驾驶提供了一定的参考意见,应用前景广泛。

基于Arduino智能小车避障系统设计

感知,规划、决策、控制是自动驾驶车辆的核心控制问题,而智能小车自动避障系统设计是自动驾驶控制的基础。文章基于超声波雷达传感器感知、Arduino UNO R3开发板以及避障程序等设计智能小车避障系统来控制小车的避障运动,并在无障碍物、前方纸盒障碍物、3面纸盒障碍物3种工况下验证了该避障系统的有效性。

基于电气技术的自动驾驶汽车避障系统设计

随着自动驾驶技术的不断发展,人们对自动驾驶汽车的安全性和可靠性提出了更高的要求。自动驾驶汽车在道路上遇到障碍物时,如何准确、快速地感知并避开障碍物成为一个亟待解决的问题。电气技术作为现代汽车工程中的重要部分,具有较强的可控性,被广泛应用于自动驾驶汽车避障系统中。该文从自动驾驶汽车发展现状和面临的挑战出发,结合避障系统对自动驾驶汽车的重要性,提出基于电气技术的避障系统设计方案,以提高自动驾驶汽车在道路上行驶的稳定性和安全性,为实现智能交通系统做出贡献。

鱼群算法在智能网联汽车视觉避障系统中的应用

随着互联网技术的发展,智能网联汽车开始进入人们的视野。智能网联汽车的核心是车联网技术,可以实现车辆与车辆、车辆与路联网,这为自动驾驶的实现奠定了基础。视觉避障系统在智能网联汽车中的应用非常重要,可以检测车辆周边是否有障碍物,并提前规划路径,以实现主动避障,保证行车安全,因此对智能网联汽车视觉避障系统进行研究具有重要意义。该文探讨鱼群算法在智能网联汽车视觉避障系统中的应用,并对其进行改进,以提高智能网联汽车视觉避障系统的性能和实时性。

基于深度相机的无人机全自主避障系统

为提高无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)的路径规划能力,设计无人机避障系统。采用深度相机,以Nvidia Xavier NX作为上位机处理与发送指令,采用机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)分布式程序设计,实现无人机全自主避障功能。同时采用A^(*)、TEB算法进行路径规划,利用双目相机进行无人机定位,在Ubuntu18.04开发平台中运用Gazebo模拟器建立无人机避障仿真模型,验证项目的可行性与正确性。在所设计的ROS系统控制硬件系统平台进行实际的无人机航线规划、避障导航以及追踪目标试验,结果显示,无人机与障碍物的距离大于0.3 m,所设计的系统可完成避障。

基于ATmega328p的超声波避障系统设计

随着我国工业技术的现代化,越来越多的工业设备开始与物联网技术结合。目前,大部分的避障设备,如测距器和汽车GPS等都采用红外探头和超声波避障模块。为了将避障系统融入生活当中,基于ATmega328p设计了一种超声波避障系统。首先,简单地介绍了系统的总体设计方案;然后,详细地阐述了系统硬件模块和软件模块的设计方法;最后,利用试验对该系统的性能进行了验证,结果表明,该智能避障系统能够准确地判断障碍物的位置并进行相应的避障操作,具有一定的推广使用价值。

多旋翼无人机避障系统的控制设计

为解决多旋翼无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)因遇到障碍物导致毁损的问题,研究了多旋翼无人机避障系统的控制设计。首先,分析多旋翼无人机避障系统的总体结构,并利用卷积神经网络设计比例-积分-微分(Proportion-Integral-Differential,PID)控制器。其次,通过模糊自整定PID控制算法动态调整PID控制器的增益系数,实现多旋翼无人机避障系统的控制。最后,实验验证了该方法能够有效控制多旋翼无人机避障系统,控制效果较好。

双AGV避障系统设计与分析

通常自动导引车(AGV,automated guided vehicle)根据其分配的任务在仓库中协同执行多项工作,而一些障碍物,如墙壁、杆子、货架和其他物体会干扰它的移动。因此,AGV不仅需要具有避开障碍物的能力,还需要收集提升其整体性能的位置信息。本研究使用机器人操作系统(ROS,robot operating system)平台在两台AGV之间建立了无线通信,利用激光雷达扫描数据并采取相关的避障方法,开发了AGV协作系统。通过进行3种不同场景的AGV运动实验,验证了该协作系统在两辆车交会时能够共同完成任务,应用统计中的方差分析方法,确定了影响自动导引车最终位置误差的主要因素。从单因素方差分析的结果来看,不同场景可能会对x坐标和y坐标的误差产生单独的影响。

一种无人直升机避障系统设计

分析不同障碍检测传感器的特点,结合无人直升机飞行特点,设计一种适用于架空输电线路无人直升机巡检作业的避障系统。综合对比不同传感器的优缺点,结合线路巡检环境特点,采用毫米波雷达和双目摄像机组合检测的方式进行障碍物感知,设计障碍判断方法及系统应用模式。测试结果表明:该设计避障系统可有效对障碍物进行检测和避让,提高无人直升机巡检作业安全性,为提升无人直升机巡检安全性提供技术参考。

无人机光学避障系统飞行试验

近年来,全球范围内的空中交通量显著增加。同时,由于无人机能够在人类难以到达或需要大量设备投资来完成相关工作的地方开展任务,其数量也实现了数倍增长。然而,随之出现的是大量缺乏训练的业余飞行操作员,这导致了航空安全问题频发。为了在公共空域中实现无人机与其他飞机的融合共存,安全是首要关注的问题,也是传感、指挥、控制和通信等技术难关中需要克服的关键挑战。

智能避障系统在配砟车作业中的应用

配砟车在铁路线路维护中进行道砟分配和边坡整形作业,作业时其翼犁将超出铁路限界,与线路两侧接触网支柱和里程标等设置有碰撞风险。为了消除配砟车作业模式下的碰撞安全隐患,使用基于三维激光雷达的智能避障系统,实时检测出配砟车周边的障碍物并获取位置信息,同时结合侧犁、翼犁等作业机构位置参数,得出障碍物距离作业机构的距离,判断其碰撞风险,指导作业司机进行避障。经现场应用,该系统识别和定位障碍物的精度满足现场需求,为配砟整形车安全作业提供了重要支撑。

四旋翼无人机多方位避障系统设计

随着四旋翼无人机的普及,越来越多的人开始接触这一新兴的飞行器。四旋翼无人机具有众多优点,例如便携、灵活和易于操作,因此在农业、建筑、消防、环保等领域广泛应用。随着无人机的广泛应用,无人机的安全性也日益受到关注。文章设计并实现了一种多方位避障系统,以STM32F103RCT6主控板和超声波测距模块为基础,研究了四旋翼无人机的避障功能,实现了无人机的自主避障。飞行测试结果证明,该避障系统能够实现无人机的安全避障飞行,适用性较强,而且可以在不需要改变飞行固件的情况下适配大多数无人机。