机器人头部的视觉跟踪系统研究

对运动目标进行识别和跟踪是机器人视觉的一项关键技术。提出了一种可以快速跟踪运动目标的系统设计方案,采用了双计算机处理和Memolink通信方式的机器人控制结构,以图像处理为基础,在图像经过校正之后,通过区域分割和目标识别两个步骤来确定目标的位置,并控制机器人对目标进行跟踪。实验表明,该方法具有较高的速度和准确性。     

小型履带式移动机器人控制系统设计

针对小型履带式移动机器人,设计了遥控与自主返航模式相结合的控制体系结构,并对机器人自主定位及路径跟踪技术进行重点介绍;信号正常的情况下,机器人在遥控模式下工作,信号中断后,启动自主返航模式,机器人根据路径规划的轨迹行驶到目标点;自主返航模式下,采用传感器信息融合技术提高了机器人定位精度,基于已有路径进行点跟踪控制,设计机器人跟踪控制律;基于履带式移动机器人平台及所述控制系统,对任意给定路径进行跟踪实验;结果表明,机器人可沿给定路径到达终点,且行驶轨迹光滑,验证了定位方法的精度以及跟踪控制律的有效性。该控制系统设计简单,可移植性高,可广泛应用于地面移动机器人领域。     

智能温控表的设计

介绍了一种智能温控表的设计方法、系统构成和软件设计;该智能温控表以STC12C5A60S2单片机为核心,采用高精度PT1000铂电阻作为温度传感器,通过内置的10位A/D转换器采集到电压信号,实现对当前的环境温度采集,将目标温度值与实际温度值经过增量式PID运算得出相应控制量数据,可使得控制的温度稳定在与目标温度误差2℃以内,控制精确高,可靠性好;另外该智能温控表还具有通用性强,可方便连接控制多种加热设备、便于检测和修改的模块化编程、参数可调和使用灵活等优点。     

智能光跟踪综合演示仪的研制

研制了一款基于C8051F021单片机控制的智能光跟踪综合演示仪。利用仪器自带的LED光源系统,模拟不同角度和亮度的光源变化,通过三维光敏传感器根据测得光强的大小,将模拟量转变为数字量并传递到单片机控制系统,控制机械调整模块调整装置的位置,以找到光强最强的位置,完成光源的跟踪定位,从而演示光跟踪现象的工作原理。     

基于RFID车载电子标签的公交优先控制策略研究

针对现有的信号控制系统不能对达到交通流做出精准预测,只能被动适应交通流达到而无法主动引导交通流。提出基于RFID车载电子标签车路通信环境,引导公交车辆适时到达并通过交叉口。以交叉口总延误最小化为目标,综合考虑当前交通流运行状态,建立公交信号优先控制模型,最大限度降低交叉口的车均延误,减少平均停车次数,使绿灯的利用率最大化。仿真实验表明,控制模型的控制效益明显提高,实现公交优先目标。     

轮式机器人轨迹跟踪控制系统的设计

针对轮式机器人轨迹跟踪控制系统误差收敛速率低、精度和实时性差的问题,采用反演控制算法并结合李雅普诺夫稳定性分析方法对轮式机器人的轨迹跟踪系统进行了优化设计。建立了轮式机器人轨迹跟踪控制系统的运动学模型,并对该模型进行位置偏差分析;在反演控制算法中引入了分部虚拟控制量,并分析和设计了其他间接受控量,提高了算法运行的效率;采用李雅普诺夫收敛定理对系统的收敛性进行分析,根据分析的结果提出了算法更加简单的控制律。利用Matlab软件的Simulink库对设计的轨迹跟踪控制系统试验研究。结果表明,与基于李雅普诺夫直接法或者迭代学习算法设计的轮式机器人轨迹跟踪控制系统相比较,设计的控制系统具有跟踪精度高、收敛速度快、实时性好的优点。     

一种智能寻迹与搬运机器人的控制设计

本设计使用单片机对机器人进行寻迹和搬运控制。采用传感器识别路径和待搬运工件,按照不同的优先级别,由单片机发出脉冲信号,控制舵机速度与方向,完成抓取、转运工件的任务。该系统设计简单,实用可靠,具有良好的开放性与扩展性。     

基于自适应Kalman滤波的机器人运动目标跟踪算法

针对足球机器人比赛时的模型变化及其环境噪声先验估计不准确的问题,提出一种基于自适应卡尔曼滤波的足球机器人视觉跟踪算法。该算法将一种基于减背景的运动目标识别的方法与自适应卡尔曼滤波跟踪模型进行结合,对背景进行实时更新,并通过形态学滤波去除残留的小区域,从而准确的识别运动目标,通过自适应的在线调整运动模型参数来保证模型预测值的准确性,进而提高了目标跟踪时的匹配效率,实现了目标的精准、迅速跟踪。通过实验证明,该算法是很有效的,具有推广价值。     

云计算环境下智能图书借还终端系统设计与实现

针对传统的图书借还系统只能通过条码扫描,获取信息,一直存在工作效率低、用户信任度下降的问题。提出并设计了一种基于RFID技术的智能图书借还终端系统,该系统利用RFID无线射频识别技术采集馆内图书、读者以及书架等信息,采用天线条码标签对智能图书馆内的图书进行监控,实现对图书借还信息进行终端操作,设计了系统软件,并通过实验进行了对比分析,实验表明对RFID系统的硬件和软件测试对传统条码技术的问题有了相对应的解决,从而达到提高智能图书馆借还书和借还终端系统效率的目的。     

动态复杂背景下的智能视频监控系统设计与实现

本文采用二重对称帧间差分目标检测算法和基于压缩感知的目标跟踪算法,设计并实现了一种可适应动态复杂背景下的智能视频监控系统。基于目标检测该系统能提取本地视频文件中局部运动目标并进行视频压缩,减少回放、查看视频时间,可实时播放并处理本地或网络摄像头数据,也可根据光照变化动态调整二值化阀值,实现实时区域入侵检测与报警。基于目标跟踪本系统能在动态背景下对选定目标进行跟踪,可通过客户端手动控制监控云台跟踪,也可对入侵目标实现云台自主大角度追踪。实验表明,本系统能在日常复杂环境下对运动目标准确检测和大角度跟踪,在智能家居和移动安防领域有很好的实用性。     

适用于实时避障的新型智能化机器人敏感皮肤的研究

在未知环境中,实时避障是实现智能化机器人自主工作的关键技术。敏感的皮肤可以使智能机器人具有环境感知和实时决策的能力。研制的敏感皮肤南模块化和带有强数据处理能力的微型红外传感器阵列构成,可以粘贴在机器人表面,依赖于皮肤上的红外传感器来感知外部环境。系统采用了几何光学模型法来测量敏感皮肤与障碍物间的距离。实验结果表明,在感知区域内,敏感皮肤能够实时准确地给出多关节机器人周围的障碍物存在和距离信息,为解决机器人避障问题提供新的范例。同时敏感皮肤的研制也是机器人在传感和控制领域中应用的一次尝试,对促进机器人和各相关科学的发展及提高机器人智能化的水平具有深远的意义,并将有着广阔的应用前景。     

新型智能球罐焊接机器人视觉传感器的研究

为实现智能球罐焊接机器人的自主运动与焊缝自动跟踪 ,研制了一种新型视觉传感器。该传感器以高分辨率线阵 CCD芯片为核心 ,由光源、滤光片、透镜等光学系统及 CCD驱动电路、光电信号处理电路等组成 ,其中光电处理电路全部由硬件实现。整个视觉传感系统可以避免焊接时弧光的干扰 ,实时、准确地检测出焊缝轨迹线偏差信号 ,具有实时性强、鲁棒性好、成本低、重量轻等优点。借助所研制的视觉传感器 ,球罐焊接机器人能够实现沿焊缝的自主运动和焊炬与焊缝的自动对中 ,满足球罐多层多道焊接工艺要求 ,实现球罐焊接作业的智能化、自动化     

智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人的制作简

以物理学原理为基础,结合机械运动原理与电子控制技术。制作了智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人。利用霍尔元件感知磁场、电磁铁吸引棋子和落放棋子、三维机械臂移动棋子、单片机程序控制三维机械臂的运动,完成人与机器人对弈象棋的整个过程。结果表明。设计制作的智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人完全能与下棋者在实物棋盘下象棋．该机器人下棋能力强,动作自如。     

基于预测控制的非连续路段下移动机器人的轨迹跟踪

针对非连续路段下的轨迹跟踪问题,设计了基于观测型的预测控制器。首先建立了移动机器人的运动学模型,根据机器人的运动学模型得出了其位姿误差微分方程;然后在轨迹跟踪问题的基础上,设计了系统的观测模型,通过将预测控制器与系统的观测模型结合,设计了观测型预测控制器;最后再MATLAB环境下,利用本文所设计的控制器对移动机器人在非连续路段下的轨迹跟踪问题进行仿真,并将仿真结果与PID控制器控制的仿真结果进行对比,由仿真结果可以看出,本文所设计的控制器具有很好的鲁棒性、快速性及稳定性,可适用于移动机器人的轨迹跟踪的研究。     

基于三模冗余的运载火箭增压控制设备设计

目前某型号运载火箭增压输送系统采用机械式控制方式,该方式调试难度较高、误差较大;为此提出了一种基于三模冗余的数字式增压控制设备方案;该增压控制设备采用3个完全相同的处理单元进行压力数据采集及处理,在每个处理单元中,由数字式压力传感器进行贮箱压力测量并传送给单片机;通过单片机进行软件滤波和数据分析判读处理,输出控制信号;采用高可靠硬件表决单元对单片机输出的控制信号进行三取二表决,输出最终的电磁阀控制结果;试验表明,该增压控制设备易于调试和测试,测量精度在1%以内;该增压控制设备已完成样机研制,具有较高的通用性及可靠性。     

基于RFID无阻塞扫描控制的机器人室内定位设计

针对RFID移动机器人室内定位中的标签扫描问题,提出一种基于六边形分布模式的RFID无阻塞扫描控制方案,用于机器人的室内定位系统设计和误差检测。首先,将RFID标签根据六边形模式进行分布,减小位置估计的静态误差;然后,阅读器利用固定信道分配(FCA)方法给每个标签分配ID,使阅读范围内标签ID都不相同;最后,当阅读器读取信息时,发送查询请求给范围内的标签,标签根据自身ID决定应答时隙,避免冲突。实验结果表明,相比基于树的扫描控制方案,本文方案能够降低标签/阅读器的复杂度,同时具有较小的位置估计误差和扫描延迟,可帮助机器人实现精确定位。     

考虑柔性关节的机械臂自适应运动控制策略研究

具有柔性关节的轻型机械臂因其自重轻、响应迅速、操作灵活等优点,取得了广泛应用。针对具有柔性关节的机械臂系统的关节空间轨迹跟踪控制系统动力学参数不精确的问题,提出一种结合滑膜变结构设计的自适应控制器算法。通过自适应控制的思想对系统动力学参数进行在线辨识,并采用Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,该控制策略保证了机械臂系统对期望轨迹的快速跟踪,具有良好的跟踪精度,系统具有稳定性。     

基于视觉跟踪的机器人测量方法与实现

为了对自主研发的工业机器人进行校准从而提高其运动精度,提出一种采用双目视觉动态跟踪球面编号靶点的机器人标定方法,利用安装在机器人末端靶球上特征分布的编号标志点进行工作空间内任意位姿的测量,由最小二乘迭代准确辨识出机器人的几何结构参数对控制器进行补偿。利用MFC由开放式、模块化思想编制标定软件,设计视觉测量、数据处理、机器人控制等功能模块,最后通过测量实例和对比实验,验证其可靠性和准确性。实验表明,该软件测量得到的位姿数据具有较高的精度,扩大了传统视觉跟踪的视野范围;同时将识别得到的机器人模型实际几何参数进行反馈补偿,成功地将机器人绝对位置精度由3.785 mm提高到1.618 mm,姿态精度由0.235 提高到0.139。     

Mathematical model for light scanning system based on circular laser

A novel light scanning system based on circular laser trajectory for welding robot is developed. With the help of image processing technique, intelligent laser welding could be realized. According to laser triangulation algorithm and Scheimpflug condition, mathematical model for circular laser vision is built.This scanning system projects circular laser onto welded seams and recovers the depth of the welded seams,escapes from shortcomings of less information, explains ambiguity and single tracking direction inherent in "spot" or "line" type laser trajectory. Three-dimensional (3D) model for welded seams could be recognized after depth recovery. The imaging error is investigated also.     

Collision avoidance for a mobile robot based on radial basis function hybrid force control technique

Collision avoidance is always difficult in the planning path for a mobile robot. In this paper, the virtual force field between a mobile robot and an obstacle is formed and regulated to maintain a desired distance by hybrid force control algorithm. Since uncertainties from robot dynamics and obstacle degrade the performance of a collision avoidance task, intelligent control is used to compensate for the uncertainties. A radial basis function (RBF) neural network is used to regulate the force field of an accurate distance between a robot and an obstacle in this paper and then simulation studies are conducted to confirm that the proposed algorithm is effective.