两自由度空间机器人运动规划方法

采用微分几何中的活动标架方法,对空间机器人进行了建模分析,提出了以黎曼曲面上的测地线为依据进行操作臂与安装基座耦合状态下的空间机器人运动规划的方法。以空间机器人末端运动轨迹弧长作为黎曼度量,并融合系统动量守恒约束条件,建立了具有此种黎曼度量的黎曼曲面上的测地线微分方程,并对微分方程的初始条件进行了分析计算。最后以测地线作为空间机器人轨迹规划的方法,对2自由度机器人的运动规划进行了计算机仿真研究。

基于活动标架法的2自由度机器人轨迹规划

将2自由度机器人的轨迹弧长指标视为黎曼度量,在黎曼空间内进行了机器人的轨迹规划。基于微分几何的活动标架法,求出了具有此种黎曼度量的黎曼曲面上的测地线作为机器人的最佳轨迹,并进行了计算机数值计算。该方法同样适用于其他不同指标下的机器人轨迹规划。

能量受限无人机与移动舰船通信中的轨迹优化

[目的]无人机(UAV)可以为舰船提供目标区域详细图像并进行目标识别。在无人机与移动舰船通信过程中,为实现无人机数据的快速采集和卸载,以最小化通信任务时间为目标,在多约束条件下提出一种基于hp自适应伪谱法的无人机三维轨迹优化方法。[方法]首先对三维空间下的固定翼无人机进行动力学建模,将其通信的轨迹优化问题描述为受状态约束的最优控制问题。然后基于舰船运动模型,结合移动目标存在定位误差建立信道模型,并考虑无人机能量受限,在原问题基础上增添通信约束和能量约束,提出一种基于hp自适应Radau伪谱法的轨迹优化方法,将原问题转化为有限维非线性规划问题进而求解。分别在5种约束场景下采用所提方法进行仿真分析,并与p伪谱法结果进行对比。[结果]仿真结果表明,在给定定位误差时,无人机与舰船仍能在各类约束下以较短时间完成通信。[结论]研究成果为海上通信系统提供了有效的解决方案,对无人机与舰船通信中的轨迹优化问题具有参考价值。

基于自适应帧差和水平集的运动目标检测和分割

首先采用自适应帧差法对视频中运动目标进行检测,依据帧差面积的变化趋势选择采用2帧差法还是3帧差法来自动调节帧差面积,以防止检测目标的丢失;然后采用数学形态学方法对帧差图像进行后处理,根据帧差区域的质心移动推测运动目标的质心位置,同时将帧差区域拟合为与其具有相同标准2阶中心矩的椭圆,从而确定测地活动轮廓(GAC)模型的初始轮廓.水平集函数在归一化传导率非线性热方程的约束下,消除了耗时的重新初始化过程,减少了迭代次数和运行时间.实验结果表明了所提出算法的有效性.