基于Leap Motion的体感遥控小车设计

Leap Motion是一款用于识别手部细微动作的3D体感传感器,能够以超过290帧/s的速度追踪人体手部的动作。通过PC对Leap Motion进行实际开发,将采集到的手势数据转换成控制指令,并通过ATK-ESP8266构建无线网络环境,将控制指令传递给遥控小车。遥控小车以STM32F407ZGT6为主MCU,由3个直流伺服电机进行驱动,通过CAN总线建立MCU与3个伺服驱动器之间的通讯,并构建遥控小车的闭环控制算法,最终实现通过人体的简单动作手势对遥控小车进行准确控制。

双足人形机器人定位及运动规划系统的设计与实现

基于ZigBee技术和多传感器数据融合设计并实现了双足人形机器人的室内定位与运动规划控制系统,并分别对机器人运动过程建立空间模型和姿态模型,以获得机器人实时位置及姿态信息,实现自主运动规划。系统将树莓派4B和32路串口总线舵机控制板结合起来作为核心控制平台,更好地实现了对机器人的方向控制、目标导航等功能。

基于轨道不平顺匹配的多源融合列车定位方法

列车定位是保障铁路安全高效运营的基础,面向先进列车运行控制系统高精度、连续、可靠的位置服务需求,研究高精度、高可靠、低成本的匹配定位源提升列车定位系统的稳健性和准确度具有重要的现实意义。本文提出一种无布设轨道特征信号-轨道不平顺,利用惯性导航系统感知和测量轨道不平顺信号实现匹配定位,结合列车运动约束,实现了无布设情况下的全自主、全天候、全地域的连续可靠的组合定位。为了验证该方案的可行性,本文在真实铁路线路上进行了列车车载试验。试验结果表明:一个典型的战术级IMU可以实现0.6 m(98.46%置信度)的列车定位精度。该方法为多传感器融合的列车定位系统提供了一种新的定位信号源,可以用于提高车载列车定位系统的准确性和稳健性。

星敏感器曝光时间的优化

星敏感器曝光时间是影响星敏感器星点定位精度的因素之一。建立星敏感器星点像移模型和CCD噪声影响模型,分析了星点质心定位精度与曝光时间的关系,并以CCD47-20为例,对星敏感器的曝光时间进行了优化。结果表明:对于6.5等星,当星点光斑像移速度为4.67pixels/s时,采用5×5窗口的亚像元质心算法,亚像元质心算法精度随曝光时间的延长而降低,CCD噪声对星点质心定位精度的影响随曝光时间的增加而减小;星敏感器的最佳曝光时间为200ms,此时的星点质心定位精度优于1/50pixel。

掘进机智能控制系统的研究与探讨

分析了掘进机自动化、智能化的发展趋势,介绍了掘进机智能控制技术应考虑的问题。根据智能控制系统的工作要求,选择了适宜的运动控制卡、高灵敏度和高反应速度的位置传感器、数据采集卡。软件的设计完成了各模块的功能划分。控制系统用VB6.0开发,Window标准界面样式,完成了自动采集、分析、校准等功能。

位移传感器在六自由度运动平台中的应用

针对六自由度运动平台电液伺服控制系统对位置反馈的需求,选择磁致伸缩式位移传感器作为位移检测元件。该传感器通过测量起始脉冲与终止脉冲之间的时间差即可精确地确定液压缸的位移量,具有精度高、成本低、寿命长和安装简便等优点。

基于多传感器多目标跟踪的机器人足球视觉系统

为了适应机器人足球视觉系统图像采集设备从单个到多个的改变,提高系统的跟踪成功率和速度,以信息融合技术为基本思路,提出了一种基于多传感器多目标跟踪的半自主足球机器人视觉跟踪方法.各跟踪模块对覆盖区域的目标进行航迹关联、滤波后再对各传感器信息进行融合得到所有目标单一的航迹.实验表明,该方法具有简单、有效,满足系统实时性要求等特点.

基于永磁定位技术的三维腿部运动检测系统设计

目的设计一种基于永磁定位技术的三维腿部运动检测系统,实现对腿部运动的实时显示。方法首先,在腿部关节点佩戴3轴磁传感器,小磁体佩戴在与其连杆的肢体上,两者距离约6 cm。磁传感器检测该小磁体的磁感应强度,并对采集到的信息进行多级放大、滤波处理,通过串口发送至上位机。其次,编写上位机程序。利用Labview软件处理接收到的电压信号,还原为磁感应强度信号,并通过PSO与LM算法结合进行磁源定位。最后,加载三维腿部骨骼模型,实现直观的三维实时显示。结果磁传感器检测范围实验显示,小磁体与磁传感器之间距离设置为6 cm时,既可满足磁偶极子模型,又对临近组传感器无影响。小磁体3轴定位平均误差在1 cm之内,整个系统完成一次完整的数据采集约耗时17.5 ms,基本满足实时性的要求。三维腿部运动检测实验显示,实验结果与被测者腿部姿态基本一致。结论基于永磁定位技术的三维腿部运动检测系统能够实现三维腿部运动检测功能,为步态检测及腿部康复训练提供了一种新方法。

内嵌状态机的MEMS传感器及其在体位监测中的应用研究

针对医学监护行为辅助装置中对人体动作快速识别的需求,采用业界首款带双状态机的MEMS传感器LIS3DSH,结合能够实现蓝牙4.0无线通信协议的SOC芯片nRF51822,搭建了一套体位和动作识别下位机系统。在研究LIS3DSH内嵌的矢量滤波等多种模块功能的基础上,重点研究了其内嵌双状态机的设计方法,通过两个案例给出了体位和动作的特征分析和状态分解及对应的状态机编程。实验验证了该系统对体位转换和摔倒识别的有效性和可行性。由于该设计是基于传感器内嵌状态机硬件和蓝牙SOC芯片,因此具有便携、快速和蓝牙4.0无线网络传输的特点。该研究可用于防止人摔伤的保护装置的控制,也可用于基于蓝牙4.0无线网络的多传感器融合。

清洗机器人研究现状与关键技术综述

清洗机器人融合了移动机器人和清洗技术,成为服务机器人领域中的一种新型高技术产品,具有良好的市场前景,近年来正逐步成为一个新的研究热点。讨论了清洗机器人的组成、分类及特点,系统综述了国内外清洗机器人的研究开发现状及其关键技术,指出了未来清洗机器人的研究方向。

基于行为的太阳帆群编队方法

文章提出了一种基于行为的太阳帆群编队路径规划方法。通过行为控制技术,在有限的感知信息条件下,便可获得自动的分布式控制律,将同质的各太阳帆导引至目标构型。导引过程中,各帆期望速度均为所设置三个行为速度(聚集、排斥、驻留)的矢量和,而各行为参数则利用目标构型的对称性进行设置。特别地,为了降低控制成本,聚集行为在仿真中利用了太阳引力、光压实际环境下形成的太阳帆轨道性质进行改造。通过日心悬浮轨道上的太阳帆群编队数值仿真,验证了文中方法的有效性和优越性。仿真结果表明,仅通过设置三个简单的行为,便可在日心悬浮轨道上得到许多有价值的太阳帆群构型。此外,通过修改其中的聚集行为,该方法可以很容易地移植到太阳帆行星悬浮轨道以及椭圆型三体问题中的太阳帆轨道编队应用上来。

显微CT精密运动平台定位精度优化

为提高显微CT精密运动平台定位精度,以精密运动平台Z轴载物台为执行机构,提出直接对永磁同步电机轴到Z轴载物台进行控制的全闭环伺服控制系统并建立电机轴到Z轴载物台的数学模型。分析矢量控制技术,研究无速度传感器技术对速度的估计,搭建电机矢量控制无速度观测器仿真模型,验证其可行性。位置环采用线性自抗扰技术进行优化,通过MATLAB仿真,验证了线性自抗扰技术可以提高位置环的定位精度。

基于运动估计的ZigBee无线网络定位方法

基于Zigbee的无线网络定位技术在实际应用中存在多径效应,加之人体干扰等因素会引起的信号波动,从而导致定位精度受到很大影响。针对实际定位应用中的信号波动问题,采用震动传感器判断定位终端运动状态,利用稳定的位置指纹估计运动路径和方向,在估计运动路径的邻域内采用匹配最近邻,得到定位结果。实验结果表明,该方法减弱了信号波动带来的精度影响,定位精度为2 m^6 m。

基于MPU-6050运动传感器的惯性导航定位系统

针对超声无损检测过程中需要实时跟踪超声探头的运动轨迹,进而定位已检测到的伤痕位置,提出基于运动传感器的自主定位方法。通过加速度传感器和陀螺仪实时采集线加速度和角加速度数据,经卡尔曼滤波器处理,再利用姿态矩阵消除重力加速度的偏移分量的影响后推算目标物体的运动轨迹。经实验检测,该方法自主性强、短时精度高,完全符合检测系统对位置信息的需求。

运动位置传感器信号实时解析与控制系统设计

针对复杂噪声背景下多通道高精度运动位置传感器信号处理的问题,在可编程FPGA芯片上设计并实现了一种信号实时解析与控制系统。系统应用基于LFSR的数字滤波器并通过α矩阵调节多通道信号的低通带频点,通过矫正识别计数方法区分位置与噪声信号特征,并结合4倍计数的冗余计数方法降低误差,最后系统输出触发控制信号。实验结果表明,系统能检测信噪比为1∶1环境下的并行多路运动位置传感器信号,且α介于8~250间的系统整体误差小于0.5%;对频率在25 kHz至800 kHz的位置传感信号,α介于8~11间的系统误差小于0.05%。各个单通道信号的解析时间与α成正比,为(3α+3) T_(sampling),系统具有实时性。

基于位移传感器的磨削机器人位置补偿系统设计

针对磨削机器人多采用开环控制,且无视觉功能,无法纠正铸件摆放误差的问题,设计了一种基于位移传感器的位置补偿系统。系统采用激光位移传感器作为检测装置,将待打磨铸件的位置数据检测出来,通过模拟电压的形式将被测值传送至可编程多轴运动控制器CK3M,CK3M将模拟量转换为数字量;再由工业以太网发送至上位机LabVIEW,对铸件位置数据进行归一化处理,再与标定值作差生成各轴补偿量,进而实现偏置铸件的精确打磨。实验表明:在打磨周期内引入各轴补偿量可以修正铸件摆放偏差带来的打磨误差,在重复性打磨实验中可靠性高,较大地改善了铸件打磨质量。

基于矿山设备实训手部运动模型的数据手套

矿山设备实训采用虚拟现实技术互动操作真实性较差,而现有微惯性传感器式数据手套通过优化数据处理算法以减少传感器布置数量导致准确性不高。针对上述问题,在介绍人类手部结构和手部运动力学模型的基础上,分析了矿山设备实训基本动作及运动特点,提出了二指六连杆七自由度矿山设备实训手部运动模型,从而可减少微惯性传感器布置数量;基于四元数法推导了指骨位置及姿态解算算法;开发了基于矿山设备实训手部运动模型的数据手套。在手套腕部固定Tracker追踪器来获得前臂绝对坐标,在手套大拇指和食指处布置微惯性传感器以提供指骨载体坐标,并通过指骨位置及姿态解算获得指骨在导航坐标系的位置及姿态,从而实现虚拟场景手部运动姿态实时重生成。测试结果表明,矿山设备实训基本动作的最大误差为9mm,小于控件最小直径,满足矿山设备实训操作需要。

基于卷积神经网络的室内行人识别与定位

针对现有室内定位技术存在的问题,文中提出一种精度高、成本低且易用性高的室内定位系统。系统采集并处理监控摄像头中的视频信号,用计算机视觉算法从视频流中提取并追踪行人的位置信息,通过基于卷积神经网络的物体追踪算法处理遮挡状况。通过智能手机内嵌传感器采集的运动特征并与心中的行人特征对比,系统可以在视频画面内的诸多行人中准确识别出持有智能手机的定位服务发起者,并报告实时的定位信息,定位平均误差可达到三十厘米以下。

一种基于运动模型和惯导陀螺仪的列车定位方法

GPS/BD定位是列车定位的主要方法之一。为解决卫星信号丢失时的定位问题,文章提出一种基于列车运动模型和惯导陀螺仪,并利用Kalman滤波算法进行优化处理的卫星信号盲区列车定位方法。仿真验证结果表明,采用该方法,有卫星信号时,能提高定位精度;卫星信号丢失时,能够在一定时间内给出较高精度的定位结果。

激光传感器的机器人自动定位检测研究

为提升机器人自动定位检测与路线规划精度,提出了基于激光传感器的机器人自动定位检测方法。利用激光传感器采集机器人周边环境信息,通过加速度计与陀螺仪获取机器人运动方向上的加速度值与旋转角,采用里程计确定机器人运动速度与距离,采用机器人运动模型确定机器人运动速度,根据机器人运动速度同距离间的相关性,采用MCL定位算法,采用概率密度分布进行采样、根据运动模型进行方位预测、采集数据更新预测结果权值并进行归一化处理,以权值最大的数据为机器人当前所处方位。应用测试结果显示该方法自动定位检测结果绝对误差均值仅为12.1 cm,相对于实验场地的相对误差分别为0.2%和0.3%,在静态与动态障碍物条件下均能有效实现准确的路线规划。