弯曲振动超声换能器在陆地自主车上的应用

因为作用距离较短,所以超声波传感器一般用于机器人低速运行在静态环境中进行的短距离测量,无法作为高速行驶陆地自主车的前视传感器来使用。为解决问题,根据超声换能器功率高、频率低时,发射的超声波衰减慢、传播距离远的原理,基于能改善传统压电换能器和磁致伸缩换能器的声匹配、提高气介式超声换能器辐射声功率及效率的弯曲振动换能器,研制了一种高功率、低频率、作用距离远的超声传感器,其波束角为9°,最大作用距离可超过35m,经实验测定,超声传感器在最大量程处测量数据稳定、指向性强,完全能够满足在高速行驶的陆地自主车进行远距离测距的要求。

基于超声传感器阵列的陆地自主车测距

目前,超声波传感器主要用于低速运动的自主式移动机器人短距离测量,采用的测距方法多把串音干扰看作有用信号的干扰项,尽可能排除。基于远距离超声波传感器,本文利用串音干扰设计了一种适用于高速行驶的陆地自主车进行远距离测量的方法。实验结果表明此方法的可靠性和精度都能满足陆地自主车的距离探测要求。

陆地自主车姿态角误差分析

建立了姿态角误差分布的正态概率模型,深入研究了姿态角误差在陆地自主车三维视觉处理中的传播特性.结果表明,当陆地自主车俯仰角或侧滚角不为零时。

LMI优化算法在陆地自主车控制系统中的应用

针对陆地自主车系统以往切换控制在策略选择和系统延时方面的不足,以及在未知情况下外部干扰和测量噪声对控制系统性能的不利影响,提出了一种基于线性矩阵不等式LMI算法的H-infinite非脆弱保性能控制方法。陆地自主车控制系统体现为一类具有范数有界形式参数不确定性的连续广义分段仿射系统,通过采用广义分段仿射Lyapunov函数、投影定理以及几个基本引理,使得由所设计弹性控制器构成的反馈系统既满足鲁棒H-infinite性能指标,又具有二次D-稳定性。使得问题解决转换为一组包含参变量LMIs的求解,进而得到保证此类参数不确定系统具有H-infinite性能的反馈控制器增益矩阵。最终,仿真结果证明了所提方法的有效性,通过比较证实该方法具有一定的理论和实用价值。

基于Harris角点检测的立体视觉里程计

传统的视觉里程计算法对弱纹理区域和远距离区域的计算精度较低,且算法实时性较差。本文介绍了一种视觉里程计算的可行方法:通过特征提取、特征匹配和运动估计得出车体运动的距离和方向信息,并通过极线几何约束、多帧跟踪和变焦距等方法有效地提高了精度。采用Harris特征点提取和线性与非线性最小二乘结合的运动估计方法,在确保精度的同时提高了算法的实时性。实验表明效果良好。

基于弯曲振动超声换能器的远距离测量

未知环境下的实时障碍探测是陆地自主车(也称室外移动机器人)智能导航的关键技术。超声波传感器与其它环境探测传感器相比,具有价格低廉、便于安装使用且不受光线影响的优点,在国内外移动机器人测距系统中得到了广泛应用。但由于作用距离较短的原因,超声波传感器一般用于机器人低速运行在静态环境中的短距离测量,无法作为高速行驶陆地自主车的前视传感器来使用。针对这一情况,研制了一种高功率低频率的远距离超声传感器,其波束角为9,最大作用距离可超过35m,能满足高速行驶的陆地自主车进行远距离测距的要求。

远距离超声传感器在测距系统中的设计与应用

本文以陆地自主车为应用背景,从测距系统方面展开了对超声测距技术的深入研究和实验验证。选用最大作用距离超过30米的超声传感器,并针对单波束超声探测方案很难适应复杂多变的障碍物和地面的情况而采用两个频率不同的超声传感器,在避免了串音干扰后对信号数据的融合处理克服了单一传感器在测量方向和测量范围上的局限性。