单冗余度机器人避障能力指标的建立及在7自由度冗余手臂上的实践

将判断机器人杆件与环境中物体是否会发生碰撞的问题转化为求解中心线上各点与障碍物表面各点间的最小距离问题,从而用中心线上各点在自运动过程中远离碰撞危险点的距离描述避障成功的概率。中心线上各点避障成功概率的加权均值刻画手臂的避障能力,且只与机构参数和末端操作器位姿有关,是机构固有的性能,将其定义为避障商。位姿工作空间中的每一个点均对应一个避障商,避障商以操作任务在工作空间内分布的概率密度为权值在全工作空间求取加权均值得到全局避障商。全局避障商衡量了机器人在全工作空间内的综合避障能力。作为该避障能力指标的实践,求解一种7自由度冗余手臂在两类情况下的避障商,最后分析杆件长度对全局避障商的影响。

用于桥梁检测的冗余度机器人设计及避障能力分析

针对桥梁检测设备的现状,提出一种新的具有冗余自由度的桥梁检测机器人方案,以实现检测摄像机在桥底的定位。对所提出的桥梁检测机器人进行了构型设计和运动学分析,利用可操作椭球和避障操作椭球的概念对其可操作度和避障能力进行了评估及仿真,以等高线图的形式直观地表示了机构主要参数对机器人可操作度及避障能力的影响,为机器人机构参数优化以及避障路径规划提供了依据。

面向复杂驾驶环境的自动驾驶车辆轨迹规划方法

车辆轨迹规划方法直接关乎自动驾驶的安全与效率。文中提出面向复杂驾驶环境的自动驾驶车辆轨迹规划方法。该方法面向静态/动态、常规/异形障碍物,引入混合整数方法对障碍物导致的不可行域进行建模,解决轨迹规划中的避障难题,并基于最优控制理论,在满足避障的情况下规划最优可行轨迹。将该方法在Prescan和MATLAB/Simulink联合仿真平台上进行验证,结果表明,该方法具有复杂驾驶环境下的避障能力,且能够保证轨迹的可行性,提升车辆行驶舒适性和稳定性。

基于语义地图的目标定位和智能导航

针对移动机器人对于复杂室内环境的语义信息利用不足问题,提出一种基于二维语义栅格地图的声控语义导航方法,弥补室内机器人在单场景环境下语义导航领域的空缺。基于构建的二维语义栅格地图,采用声控语义导航算法,用语音指令驱动机器人导航到相应的语义物体附近,精确定位语义物体,并在这些物体周围的安全区域计算出合适的导航点;配合语音识别和自然语言处理技术,使机器人能够根据用户模糊的语音指令精确移动到指定的语义物体附近,实现智能化和灵活性更高的导航决策。实验结果表明,导航成功率达到了93%;在布置有不规则障碍物的环境中,该语义导航碰撞率仅为4.6%。所提声控语义导航方法可行,避障能力具有明显优势。

动态步长的RRT路径规划算法

传统的快速扩展随机树(RRT)算法虽然有很多优良特性,但是由于扩展点的随机选取,规划出来的路径具有很大的随机性。文中在对RRT算法改进的基础上,提出了一种动态步长的RRT路径规划算法。其中步长为RRT生长的最小单位长度。动态步长的RRT算法是在对传统RRT算法的基础上,添加了动态步长的特性,改善了快速扩展随机树的不确定性,提高了避障能力,使得算法确定性和高避障能力兼备。仿真实验结果表明,该算法在路径规划中具有路径确定、速度快和高避障能力的特点。

基于躯体反射的焊接机械手位姿路径规划

针对汽车装配生产线焊接机械手避障等问题,结合人体躯体反射机制等特点,提出基于躯体反射焊接机械手路径规划研究机制。在设定的工作边界下,分析机械手作业所需匹配的自由度数;求解其避障时各关节与机械手末端关节的传动模型;通过非线性规划算法对其最短路径进行优化设计;计算其最短路径下各关节对应的旋转角度和移动距离,并对其稳定性进行分析。根据设定边界条件,机械手末端在障碍物前调整方向,且绕过障碍物运动至目标位置。研究表明:结合非线性规划算法,生物学中的躯体反射机制可有效地寻找机械手最短路径,计算出各关节对应的旋转角度及移动距离。

以IHDR为核心的物流机器人自适应导航算法

以学习或知识为基础建立的机器人认知机制正面临着普适性、智能性及服务性差的挑战,物流机器人的自适应导航性能标志着划时代的技术大变革和进步,对于机器人认知准确性、避障能力的提升功不可没。文章以增量分层判别回归算法(IHDR)为核心,将阐述其在物流机器人自适应导航中的技术构成、具体实现方法,并通过静态、动态两种环境下的仿真试验,校检物流机器人自适应导航算法的可行性,以充实物流机器人领域的技术体系。

无人机用激光雷达跨阻电路改进设计

无入机采用激光雷达探测目标位置和障碍物,是一种新型的探测跟踪工具,但传统方法设计的跨阻放大器前端接收电路稳定性较差,导致无人机避障能力下降,因此,设计全新的无人机用激光雷达跨阻电路。此次设计根据得到的激光发射器脉冲飞行时间探测误差,设计外环与内环共同组成的控制回路,并根据跨阻放大器前段接收电路,重新设计一个自适应增益控制电路,约束跨阻放大器的识别行为,优化激光雷达跨阻电路的探测效果。将此次设计的电路,与两种传统方法设计的电路进行对比,通过实验验证发现,在简单的测试环境中,三组电路的避障控制效果都很不错;但在复杂的测试环境中,此次设计的跨阻电路,探测障碍物的能力更强,无人机的避障效果更好。

D*算法在柔性输送系统路径规划中的应用研究

针对柔性传输系统(FTS)对于最短路径规划问题的要求,提出将D*算法移植并嵌入到柔性传输机器人模型的控制系统中。简要介绍并分析了D*算法的基本原理,以位置已知、环境相对确定和最低路径代价为约束条件,建立FTS的最优路径规划模型,并进行仿真实验。实验结果表明,D*算法具有较好的避障自适应性能力、较高的柔性和动态响应特性,较之Bug算法、概率路标算法(PRM)和Bellman-Ford算法等,D*算法具有较快的收敛速度和较少的计算量,适合环境相对确定、多品种小批量柔性传输系统。

基于STM32F103VCT6处理器和XBee协调实现家庭服务机器人系统的设计

引言随着人工智能和传感器技术的发展,机器人已从工厂的结构化环境进入人们的日常生活环境,机器人不仅能自主完成工作,还能与人共同协作完成任务或在人的指导下完成任务[1]。家庭服务机器人是智能家居系统[2]的一个重要组成部分,在生活中的作用越来越重要。当前,大部分的家庭服务机器人不具备行走功能或只具有简单的避障能力,机器人的研究很多依赖于仿真实现,但是现实情况和仿真结果可能大相径庭。也有一些研究将问题复杂化,反而走了更多的弯路。

赋能制造 移动世界

早上9点,天津朗誉机器人有限公司(以下简称“天津朗誉”)内机器轰鸣,工人们正在加紧装配客户定制的重型AGV(自动导引运输车)。在试验区,两台长2米、宽1.2米、载重量达3吨的重型AGV,正沿着地面磁条设定的轨道稳步运行。“别小看这些‘大家伙’,他们自动化程度高,运行平稳灵活,有独特的避障能力,主要应用于大件、重件等特定场景下的低速移动物流市场。”工作人员于文轩告诉笔者。